Ультразвуковая дефектоскопия металлических поковок
Ультразвуковой контроль поковок (УЗК) — один из наиболее эффективных методов контроля металлических изделий, в особенности — крупногабаритных с диаметром в один и более метров, и массой в несколько тонн.
Ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаружить следующие типы повреждений и вредных образований:
- флокены;
- ликвации — области местных скоплений химических элементов, возникшие в результате избирательной кристаллизации при затвердевании;
- зоны рыхлоты;
- остатки усадочной раковины;
- шлак, неметаллические и инородные включения;
- ковочные трещины;
- разрывы и расслоения;
- оксидные пленки;
- зоны крупнозернистости.
Структурно металл в поковке отличается от структуры материала в листовых изделиях, так как материал в процессе обработки подвергают деформации. Ориентация большинства дефектов обусловлена вытянутостью зерен металла в направлении течения.
Принцип действия
Ультразвуковые волны не меняют направления движения в однородном металле, что позволяет им проходить вглубь материала и отражаться от мест его повреждения. Обычно в областях дефектов находится газ или смесь газов, которые застревают в толще поковки во время литья, не успевая выйти наружу при затвердевании. Металл и газ имеют разные показатели удельного акустического сопротивления, и чем больше эта разница, тем больше звуковых волн отражается от границы раздела сред. Полученные результаты позволяют получить примерное представление о местонахождении дефекта.
Возможность определять мелкие повреждения друг от друга, называемую разрешающей способностью акустического исследования, определяется длиной волны. Длина, в свою очередь, зависит от частоты ввода звуковых колебаний: чем выше частота, тем ниже протяженность волны. Оптимальным частотным показателем является диапазон от 0,5 до 10 МГц.
Достоинства метода исследования и его недостатки
К плюсам применения ультразвукового контроля поковок относят следующие:
- безопасность для здоровья проверяющего работника;
- малая стоимость проведения;
- высокая скорость проверки;
- наличие портативных устройств позволяет проводить диагностику на выезде;
- во время прохождения ультразвукового контроля качества поковок, деталь не нужно выводить из эксплуатации;
- отсутствие повреждений металлического элемента после завершения проверки.
При всех преимуществах метода УЗК также не лишен и недостатков. Перед началом работы необходимо создать поверхность шероховатости изделия, как того требует применение пьезоэлектрических преобразователей. Это нужно для устранения воздушных зазоров, так как они способны стать препятствием для нормального прохождения ультразвуковых колебаний. Зазоры воздуха устраняют с помощью нанесения контактных технических смесей: воды, масла, глицерина. На вертикальные или наклоненные поверхности следует наносить густые жидкости во избежание их стекания.
Для контроля цилиндрических поковок нужно использовать притертые преобразователи, которые перемещают по двум взаимно перпендикулярным направлениям.
Кроме того, способ УЗК имеет следующие минусы:
- невозможность определения реального размера дефекта, а лишь его нахождение относительно отражателя;
- некоторые типы повреждений нельзя определить данным методом;
- практически невозможно проведение достоверного контроля для металлов с крупнозернистой структурой, например чугуна.
|
