Методы и средства выявления несплошности материала деталей.

Контроль и дефектация сопряжений, деталей. Основные требования на дефектацию. Способы определения технического состояния деталей. Методы обнаружения скрытых дефектов. Контроль пространственной геометрии корпусных деталей. Мерительный инструмент.

Дефектация — операция технологического процесса ремонта машины, заключающаяся в определении степени годности бывших в эксплуатации деталей и сборочных единиц к использованию на ремонтируемом объекте. Она необходима для выявления у деталей дефектов, возникающих в результате изнашивания, коррозии, уста­лости материала и других процессов, а также из-за нарушений ре­жимов эксплуатации и правил технического обслуживания.

В результате трения и изнашивания деталей в конкретных усло­виях эксплуатации изменяются геометрические параметры, шеро­ховатость рабочих поверхностей и физико-механические свойства поверхностных слоев материала, а также возникают и накаплива­ются усталостные повреждения.

Под изменением геометрических параметров деталей понимают изменение их размеров, формы и взаимного расположения поверх­ностей. К нарушениям формы относят: неплоскостность, непрямо­линейность, овальность, конусность и т. д., к отклонениям взаим­ного расположения поверхностей — непараллельность плоскостей и осей вращения поверхностей, торцовое и радиальное биение, не­соосность и т. д.

Усталостные повреждения нарушают сплошность материала, способствуют возникновению микро- и макротрещин, выкрашива­нию металла рабочих поверхностей и излому деталей.

Изменение физико-механических свойств материала — наруше­ние структуры материала, а также уменьшение или увеличение твердости, прочности, коэрцитивной силы ферромагнитных мате­риалов и т.д.

Нарушения режимов эксплуатации и правил ТО могут приво­дить к схватыванию трущихся поверхностей, короблению деталей, возникновению трещин, облому фланцев крепления и др.

Степень годности деталей к повторному использованию или восстановлению устанавливают по технологическим картам на де-фектацию. В них указаны: краткая техническая характеристика де­тали (материал, вид термической обработки, твердость, размеры восстановления, отклонение формы и взаимного расположения по­верхностей), возможные дефекты и способы их устранения, методы контроля, допустимые без ремонта и предельные размеры. Оценку проводят сравниванием фактических геометрических параметров деталей и других технологических характеристик с допустимыми значениями.

Номинальными считают размеры и другие технические характе­ристики деталей, соответствующие рабочим чертежам.

Допустимыми считают размеры и другие технические характери­стики детали, при которых она может быть поставлена на машину без восстановления и будет удовлетворительно работать в течение предусмотренного межремонтного ресурса.

Предельными называют выбраковочные размеры и другие харак­теристики детали.

Часть деталей с размерами, не превышающими допустимые, мо­гут быть годными в соединении с новыми (запасными частями), восстановленными или с деталями, бывшими в эксплуатации. По­этому в процессе контроля их сортируют на пять групп и маркируют краской соответствующего цвета: годные (зеленым), годные в со­единении с новыми или восстановленными до номинальных разме­ров деталями (желтым), подлежащие ремонту в данном ремонтном предприятии (белым), подлежащие восстановлению на специали­зированных ремонтных предприятиях (синим) и негодные — утиль (красным). Годные детали транспортируют в комплектовочное от­деление или на склад, требующие ремонта — на склад деталей, ожи­дающих ремонта, или непосредственно на участки по их восстанов­лению, негодные — на склад утиля.

У деталей обычно контролируют только те параметры, которые могут изменяться в процессе эксплуатации машины. Многие из них имеют несколько дефектов, каждый из которых требует проверки. Для уменьшения трудоемкости дефектации необходимо придержи­ваться той последовательности контроля, которая указана в техно­логических картах, где вначале приведены наиболее часто встреча­ющиеся дефекты.

Методы контроля геометрических параметров деталей.Размеры, форму и взаимное расположение поверхностей деталей обычно из­меряют. Многообразие объектов требует применения различных контрольно-измерительных средств и методов измерения.

При дефектации используют следующие методы измерения: аб­солютный, когда прибор показывает абсолютное значение измеря­емого параметра, и относительный — отклонение измеряемого па­раметра от установленного размера.

Искомое значение можно отсчитывать непосредственно по прибору (прямой метод) или по результатам измерения другого параметра, связанного с искомым непосредственной зависимос­тью (косвенный метод). Примером последнего служит примене­ние ротаметров для определения степени годности прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры (втулок плунжеров, се­дел клапанов, корпусов распылителей). Здесь непосредственно измеряется расход воздуха в зазорах между насадкой ротаметра и отверстием прецизионной детали. Чтобы установить размер от­верстия, нужно использовать зависимость между зазором и расхо­дом воздуха.

По числу измеряемых параметров методы контроля подразделя­ют на дифференциальные и комплексные. При первом измеряют значение каждого параметра, при втором — суммарную погрешность отдельных геометрических размеров изделия.

Примером комплексного метода может служить определение степени годности подшипников качения по радиальному зазору. Изменение последнего связано с износом беговых дорожек внут­реннего и наружного колец, а также элементов качения (шариков, роликов).

Если измерительный элемент прибора непосредственно сопри­касается с контролируемой поверхностью, то такой метод называют контактным, а если нет — бесконтактным. Наиболее часто приме­няют следующие средства измерения: калибры, универсальный из­мерительный инструмент и специальные приборы.

Калибры — это бесшкальные измерительные инструменты для контроля отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей без определения численного значения изме­ряемого параметра. Широко распространены предельные калибры, ограничивающие крайние предельные размеры деталей и распреде­ляющие их на три группы: годные, подлежащие восстановлению и негодные.

Универсальные инструменты и приборы служат для нахождения значения контролируемого параметра в определенном интервале его значений. Обычно применяют следующие измерительные сред­ства: штриховые инструменты с нониусом (штангенциркуль, штан-генглубиномер, штангенрейсмус и штангензубомер), микрометри­ческие (микрометры, микрометрический нутромер и глубиномер), механические приборы (миниметр, индикатор часового типа, ры­чажная скоба и рычажный микрометр), пневматические приборы давления (манометры) и расхода (ротаметры).

Универсальный измерительный инструмент служит для опреде­ления износа резьбы (резьбовые микрометры, резьбовые микромет­рические нутромеры и др.), а также зубчатых и червячных колес (шагомеры, биение меры и др.).

Специальные измерительные средства предназначены для конт­роля конкретных деталей с высокой производительностью и точно­стью. К ним относят, например, приборы для проверки изгиба и скрученности шатунов и радиального биения подшипников каче­ния, оправки для проверки соосности гнезд коренных подшипни­ков блока цилиндров и др.

При выборе средства измерения необходимо учитывать его мет­рологические характеристики (цена и интервал деления шкалы, точность отсчета, погрешность и пределы измерения), а также точ­ность изготовления измеряемого элемента детали (после допуска). На рисунке 2.15 показана номограмма для его выбора в зависимости от параметра измеряемого элемента детали и значения допуска на изготовление.

Дефекты несплошности материала деталей, бывших в эксплуата­ции, можно условно разбить на две группы: явные и скрытые. Яв­ные дефекты — это трещины, обломы, пробоины, смятие, корро­зия. Их чаще всего обнаруживают внешним осмотром невооружен­ным глазом, через лупу 5... 10-кратного увеличения или ощупыва­нием. Для обнаружения скрытых дефектов применяют следующие методы контроля (дефектоскопии): капиллярные, обнаружением подтекания газа или жидкости, магнитные и акустические.

Для нахождения производственных дефектов, возникающих в процессе изготовления деталей, на крупных ремонтных предприя­тиях используют радиационный, рентгеновский и др.

Капиллярный метод предназначен для выявления нару­шений сплошности поверхности слоев детали (трещин), изготов­ленной из различных материалов (ферромагнитных и неферромаг­нитных сталей, жаропрочных, титановых, алюминиевых, магние-

вых сплавов, изделий из стекла, керамики и металлокерамики). Он служит также для определения производственных дефектов (шли­фовочных и термических трещин, волосовин, пор и др.).

Этот метод обладает высокой чувствительностью (табл. 2.4) и про­стотой технологии контроля. Его сущность состоит в следующем. На очищенную поверхность детали наносят специальную жидкость (пенетрант) и в течение некоторого времени выдерживают, с тем чтобы она успела проникнуть в полости дефекта (рис. 2.16, а). Затем с де­тали удаляют излишки жидкости и просушивают. Жидкость оста­ется только в полости дефекта (рис. 2.16,6). Для его выявления на поверхность изделия наносят проявляющий материал (рис. 2.16, в), который способствует выходу жидкости из полости (трещины) в результате адсорбции проявляющим веществом либо диффузии в него.

При сорбционном способе на поверхность детали наносят сухой порошок (сухой метод) или порошок в виде суспензии (мокрый способ). За счет сорбционных сил проникающая жидкость извлекается на поверхность изделия и смачивает проявитель. При диффу­зионном способе на поверхность детали наносят специальное по­крытие, в которое диффундирует проникающая жидкость из полос­ти дефекта. Этот способ более чувствителен, чем сорбционный, и его применяют для обнаружения мелких трещин.

Для получения контрастного индикаторного отпечатка дефекта на фоне исследуемой поверхности в состав проникающей жидкости вводят свето- и цветоконтрастные вещества. Если в состав пенет-ранта входят вещества, способные флуоресцировать при облучении ультрафиолетовым светом, то такие жидкости называют люминес­центными, а сам метод обнаружения дефектов — люминесцентным методом дефектоскопии. В состав этой жидкости могут входить как естественные, так и искусственно приготовленные вещества, назы­ваемые люминофорами. Если в пенетранте содержатся красители, видимые при дневном свете, то такие жидкости называют цветны­ми, а сам метод — цветным методом дефектоскопии.

Капиллярные методы дефектоскопии основаны на способности жидкости втягиваться в мельчайшие сквозные и несквозные каналы (капилляры). При попадании жидкости в капилляр ее свободная по­верхность искривляется (образуется мениск), в результате чего возни­кает дополнительное давление жидкости в капилляре, отличающееся от внешнего давления (воздуха). Значение этого давления зависит от коэффициента поверхностного натяжения и радиуса канала.

Для проникновения жидкости в дефект необходимо, чтобы жид­кость хорошо смачивала поверхности, а размеры дефекта (канала) создавали возможность жидкости образовывать мениск.

Технология контроля изделий капиллярными методами состоит из следующих операций: очистки детали от маслянисто-грязевых и других загрязнений, нанесения пенетранта, выявления дефекта и окончательной очистки.

В ремонтном производстве при использовании люминесцентно­го метода дефектоскопии в качестве пенетрантов применяют жид­кости различного состава. Их наносят с помощью пульверизатора, окунанием в раствор или мягкой кистью. После выдержки детали в течение нескольких минут (не более 5) излишки жидкости удаляют, протирая поверхность ветошью, или промывают струей холодной воды под давлением 0,2 МПа с последующей сушкой.

Далее приступают к выявлению дефекта. Чаще всего применяют самопроявляющийся способ, при котором после пропитки и очист­ки деталь нагревают, что способствует быстрому выходу проникаю­щей жидкости из дефекта и растеканию ее по краям трещины. Затем деталь помещают в дефектоскоп и облучают ультрафиолетовыми лучами. Источником ультрафиолетовых лучей служат ртутно-квар-цевые лампы (ПРК-2, ПРК-4 и ПРК-7), свет от которых пропуска­ют через светофильтры типа УСФ (УСФ-3 и УСФ-6). Промышлен­ность выпускает переносные (КД-31Л, КД-32Л, КД-ЗЗЛ) и стацио­нарные (ЛД-2, ЛД-3, ЛДА-3 и ЛД-4) дефектоскопы (рис. 2.17).

При самопроявляющемся способе деталь можно также погрузить в раствор люмино­фора в быстроиспаряющемся органическом растворителе, выдержать некоторое время и вынуть. После испарения ра­створителя на краях остаются кристаллы люминофора, ко­торые ярко светятся при облу­чении ультрафиолетовыми лучами.

Для проявления дефектов широко применяют сорбционный метод. В качестве прояви­телей используют сухие по­рошки (каолин, мел и др.) и их суспензии в воде или органи­ческих растворителях (керо­син, бензин и др.), а также бы­стросохнущие пигментиро­ванные или бесцветные растворы красок и лаков, которые наносят на поверхность детали после пропитки пенетрантом.

Так, при использовании пенетранта ЛЮМ-А для проявления применяют раствор белой нитроэмали «Экстра» — 30 %, медицинс­кого коллодия — 30 и ацетона — 40 %, а при ЛЮМ-Б — бентони­та — 0,72...2,21 %, каолина — 6,67...10 и воды — 92...87 %.

Для цветного метода дефектоскопии в качестве пенетрантов слу­жат составы: керосин — 800 мл, нориол А — 200 мл, судан красный 5С — 10 г/л; спирт — 90 %, эмульгатор ОП-7 — 10 % с добавлением родамина С — 30 г/л.

В качестве проявителей применяют сорбенты в виде суспензий и белые проявляющиеся лаки.

После проявления дефектов детали очищают от проявителя. Проявители на основе лаков, нитроэмалей и коллодия удаляют ра­створом 80%-го спирта и 20%-го эмульгатора ОП-7.

Суспензии смывают 1%-м раствором эмульгатора ОП-7 или ОП-10 в воде.

Обнаружение подтекания газа или жидкости необходимо для проверки герметичности пустотелых деталей: блоков цилиндров, головок блоков цилиндров, баков, водяных и мас­ляных радиаторов, камер шин, трубопроводов, шлангов, поплавков карбюраторов и др. Его широко применяют для контроля качества сварных швов. Степень герметичности определяют по утечке газа или жидкости в единицу времени, которую регистрируют с помо­щью приборов. В большинстве случаев место дефекта определяют визуально. Методы контроля подразделяют на капиллярные, компрессион­ные и вакуумные.

Для дефектоскопии деталей, поступающих в ремонт, применяют способы керосиновой пробы (капиллярный метод), гидравличес­кий и пневматический (компрессионный).

Керосин обладает хорошей смачивающей способностью, глубо­ко проникает в сквозные дефекты диаметром более 0,1 мм. При контроле качества сварных швов на одну из поверхностей изделия наносят керосин на противоположную — адсорбирующее покры­тие (350...450 г суспензии молотого мела на 1л воды). Наличие сквозной трещины определяют по желтым пятнам керосина на ме­ловой обмазке.

При гидравлическом методе внутреннюю полость изделия за­полняют рабочей жидкостью (водой), герметизируют, создают на­сосом избыточное давление и выдерживают деталь некоторое вре­мя. Наличие дефекта устанавливают визуально по появлению ка­пель воды или отпотеванию наружной поверхности.

Пневматический способ нахождения сквозных дефектов более чувствителен, чем гидравлический, так как воздух легче проходит через дефект, чем жидкость. Во внутреннюю полость деталей зака­чивают сжатый воздух, а наружную поверхность покрывают мыль­ным раствором или погружают деталь в воду. О наличии дефекта судят по выделению пузырьков воздуха. Давление воздуха, закачи­ваемого во внутренние полости, зависит от конструктивных осо­бенностей деталей и обычно равно 0,05...0,1 МПа.

Магнитный метод применяют для обнаружения дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов. Так вы­являют поверхностные трещины или подповерхностные включе­ния с иной, чем у основного материала, магнитной проницаемос­тью. Метод получил широкое распространение из-за высокой чув­ствительности, простоты технологических операций и надежности. Он основан на явлении возникновения в месте расположения де­фекта магнитного поля рассеивания.

Магнитный поток, встречая на своем пути дефект с низкой маг­нитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным матери­алом детали, огибает его. Часть магнитных силовых линий выходит за пределы детали (рис. 2.18), образуя поле рассеивания. Наличие последнего, а следовательно, и дефекта обнаруживают различными способами (магнитопорошковый, магнитографический и ферро-зондовый).

При магнитопорошковом способе для обнаружения магнитного потока рассеивания используют магнитные порошки (сухой спо­соб) или их суспензии (мокрый способ). Проявляющийся материал наносят на поверхность изделия. Под действием магнитного поля рассеивания частицы порошка концентрируются около дефекта. Форма его скоплений соответствует очертанию дефекта.

Сущность магнитографического метода заключается в намагничивании изделия при одновременной записи магнитного поля на магнитную ленту, которой покрывают деталь, и последующей рас­шифровке полученной информации.

Для обнаружения дефектов феррозондовым способом применя­ют феррозондовые преобразователи.

При дефектации деталей, поступающих в ремонт, наиболее рас­пространен магнитопорошковый способ. Технология определения дефекта состоит из следующих операций: очистки детали от загряз­нений; подготовки суспензии (мокрым способом); намагничива­ния контролируемой детали; осмотра поверхности детали с целью выявления мест, покрытых отложениями порошка; размагничива­ния детали.

Намагниченность деталей должна быть достаточной для созда­ния около дефекта магнитного поля рассеивания, способного при­тягивать и удерживать частицы порошка. Через детали пропускают электрический ток или помещают их в магнитное поле соленоида. Различают три способа намагничивания: полюсное, циркулярное и комбинированное.

Полюсным намагничиванием создают продольное магнитное поле (вдоль детали). Деталь помещают между полюсами электро­магнита (постоянного магнита) или в магнитное поле соленоида. Это намагничивание применяют для выявления дефектов, распо­ложенных перпендикулярно к продольной оси детали или под уг­лом к ней не более 20...25°.

Циркулярным намагничиванием создают магнитное поле, маг­нитные силовые линии которого расположены в виде замкнутых концентрических окружностей. Через деталь пропускают электри­ческий ток. При необходимости обнаружения дефекта на внутренней цилиндрической поверхности ток пропускают через стержень или кабель из немагнитного материала (медь, латунь, алюминий), помещенный в отверстие детали. Это намагничивание служит для нахождения дефектов, расположенных вдоль продольной оси дета­ли или под небольшим углом к ней.

Комбинированное намагничивание заключается в одновремен­ном воздействии на деталь двух взаимно перпендикулярных маг­нитных полей. В результате их сложения образуется результирую­щее магнитное поле, величина и направление которого зависят от вектора магнитной напряженности каждого из слагаемых. Для по­лучения комбинированного магнитного поля обычно через деталь пропускают электрический ток, создавая в ней циркулярное маг­нитное поле, и одновременно помещают в соленоид (или электро­магнит), создавая продольное магнитное поле.

Магнитные силовые линии результирующего поля направлены по винтовым линиям к поверхности изделия, что позволяет обнару­живать дефекты разной направленности.

В магнитном поле или в поле остаточной намагниченности выяв­ляют дефекты с помощью магнитного порошка или суспензии. В магнитном поле определяют дефекты деталей, изготовленных из магнитомягких материалов (Ст. 3, сталь 10, сталь 20 и др.), обладаю­щих небольшой коэрцитивной силой (напряженностью магнитного поля, необходимого для полного размагничивания материала).

При контроле в поле остаточной намагниченности деталь пред­варительно намагничивают и после снятия намагничивающего поля определяют дефект. Этот способ применяют для деталей, из­готовленных из магнитожестких материалов — легированных и вы­сокоуглеродистых сталей, подвергнутых термообработке. Его пре­имущество заключается в простоте и универсальности визуального контроля и отсутствии прижогов на деталях в местах контакта с электродами дефектоскопа.

Комбинированное намагничивание проводят только в прило­женном магнитном поле, а циркулярное и полюсное — в прило­женном поле и в поле остаточной намагниченности.

Для намагничивания деталей может быть использован как пере­менный, так и постоянный ток. Переменный ток служит для нахож­дения поверхностных дефектов и размагничивания деталей. Дей­ствие магнитного поля переменного тока ограничивается поверх­ностными слоями изделия.

Постоянный ток применяют для выявления под поверхностных дефектов. Создаваемое им магнитное поле однородно и проникает Достаточно глубоко в деталь.

Для определения дефекта большое значение имеет правильный выбор напряженности магнитного поля. Чрезмерно большая на­пряженность приводит к осаждению магнитного порошка по всей поверхности изделия и появлению «ложных» дефектов, а недоста­точная — к снижению чувствительности метода. При контроле вприложенном магнитном поле на поверхности детали она должна находиться в пределах 1590...3979 А/м, а на остаточную намагни­ченность приходится 7958... 15915 А/м.

Для индикации дефектов применяют ферромагнитные порошки с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной си­лой. Порошок магнетита (Fe₃O₄) черного или темно-коричневого цвета используют для контроля деталей со светлой поверхностью, а порошок оксида железа (Fe₂O₃) буро-красного цвета — с темной поверхностью. Зернистость порошка существенно влияет на обна­ружение дефектов и должна быть 5... 10 мкм.

Магнитную суспензию приготавливают, используя керосин, трансформаторное масло, смесь минерального масла с керосином и водные растворы некоторых веществ. На 1 л жидкости добавляют 30...50 г магнитного порошка.

После контроля все детали, кроме бракованных, размагничива­ют. Восстановление не размагниченных деталей механической об­работкой может привести к повреждению рабочих поверхностей из-за притягивания стружки. Не следует размагничивать детали, подвергающиеся при восстановлении нагреву сварочно-наплавочными и другими способами до температуры 600...700 °С.

Детали размагничивают, воздействуя на них переменным маг­нитным полем, изменяющимся от максимального значения напря­женности до нуля.

Крупногабаритные детали (коленчатые и распределительные валы и др.) размагничивают, пропуская через них ток, постепенно уменьшая его значение до нуля. Детали с отношением длины к ширине, равным более пяти, размагничивают перемещением их через открытый соленоид.

Короткие изделия с большим поперечным сечением размагни­чиваются плохо. Поэтому их предварительно соединяют в пакет и располагают вдоль оси соленоида.

Степень размагниченности контролируют, осыпая детали сталь­ным порошком. У хорошо размагниченных деталей порошок не дол­жен удерживаться на поверхности. Для этих же целей применяют при­боры ПКР-1, снабженные феррозондовыми полюсоискателями.

Для контроля деталей магнитопорошковым способом серийно выпускают стационарные, переносные и передвижные дефектос­копы. Последние включают в себя: источники тока, устройства для подвода тока, намагничивания деталей и для нанесения магнитного порошка или суспензии; электроизмерительную аппаратуру. Ста­ционарные приборы (УНДЭ-2500, ХМД-10П, МД-5 и др.) характе­ризуются большими мощностью и производительностью. На них можно проводить все виды намагничивания.

В ремонтном производстве широко распространены перенос­ные и передвижные магнитные дефектоскопы (ПМД-68, ПМД-70, ПМД-77, ПМД-ЗМ, М217 и МДВ). Они имеют относительно не­большие массу, габариты и дают возможность получать магнитные поля достаточной напряженности.

Ультразвуковой метод —разновидность акустических методов контроля дефектов. Метод основан на свойстве ультразву­ковых колебаний (волн) прямо­линейно распространяться в од­нородном твердом теле и отра­жаться от границ раздела сред с различными акустическими со­противлениями, в том числе на­рушенной сплошности матери­ала (трещин, раковин, расслое­ний и др.).

В практике чаще всего при­меняют теневой и импульсный эхо-методы дефектоскопии.

Теневой метод основан на сквозном прозвучивании. Ульт­развуковые колебания (УЗК) вводят в деталь с одной стороны, для чего служат пьезоизлучатель 2 игенератор 1. Колебания принимаются пьезоприеМНИКОМ 5, расположенным С противоположной стороны детали изделие;-} —дефекты; 5—пьезоприемник;

При ОТСУТСТВИИ В Детали Дефектов колебания, прошедшие через нее, будут восприняты и пре­образованы в электрический сигнал пьезоприемником, усилены усилителем 6 и поданы на индикатор (электронно-лучевую трубку осциллографа) почти без изменений амплитуды. Если на пути пуч­ка УЗК встречается дефект, то амплитуда на экране прибора будет меньше исходного значения. Мощность воспринятого сигнала за­висит от площади сечения пучка колебаний, площади сечения де­фекта и глубины его залегания. В случае, если дефект полностью перекроет пучок, показания прибора будут равны нулю.

Недостаток этого метода заключается в необходимости доступа к изделию с двух сторон, что не всегда возможно, а также в необходи­мости синхронного перемещения пьезоизлучателя и пьезоприемника по поверхности детали.

Импульсный эхо-метод в отличие от теневого основан на посылке в деталь излучения в виде коротких импульсов, регистрации интен­сивности и времени отраженных от дефектов и границ детали сиг­налов (эхо-сигналов). Ультразвуковые импульсы (рис. 2.20) посы­лаются в изделие один за другим. При этом между импульсами есть промежутки времени, называемые паузами. Периодом импульсов называют время, мкс, от начала действия одного импульса до начала следующего, т. е.

Импульсы колебаний подаются и воспринимаются одной пьезо­головкой. Отражаясь от дефекта или границ раздела сред, они вос­принимаются пьезоэлементом в периоды пауз. Для того чтобы эхо-сигналы не попали на искательную головку в период, когда он рабо­тает как излучатель, длительность пауз должна быть в 2...3 раза больше длительности импульсов.

Электрические колебания звуковой частоты, создаваемые гене­ратором 3 (рис. 2.21), пройдя через генератор .2импульсов, подают­ся на пьезоэлемент искательной головки 6, где преобразуются в уль­тразвуковые. Одновременно импульс от генератора 2 подается на горизонтальные пластины электронно-лучевой трубки 5 осциллог­рафа, вычерчивая на экране зондирующий (начальный) им­пульс а. Ультразвуковые колеба­ния, пройдя через деталь 7, от­ражаются от ее противополож­ной стороны (поверхности раз­дела сред), воспринимаются пьезоэлементом искательной го­ловки и преобразуются им в переменные электрические сигна­лы. Последние усиливаются усилителем. Далее колебания подаются на горизонтальные пластины осциллографа, вычерчивая на экране импульс в.

Если в детали есть дефект, то ультразвуковой импульс отразится от него раньше, чем от противоположной поверхности изделия. Этот импульс будет воспринят пьезоэлементом, преобразован, уси­лен и подан на электронно-лучевую трубку осциллографа. В резуль­тате луч последнего прочертит на экране между пиками аи в третий пик б, свидетельствующий о наличии дефекта.

Аппаратура для ультразвукового контроля включает в себя: иска­тельную головку, которую содержит пьезоэлемент для излучения и приема УЗК; электронный блок; вспомогательные устройства.

Искательные головки (рис. 2.22) разделяют на три типа: прямые, наклонные и раздельно-совмещенные. Первые предназначены для ввода в изделие продольных звуковых волн, перпендикулярных к поверхности изделия, вторые — для ввода в изделие комбинаций УЗК с преобладанием (в зависимости от поставленной цели) повер­хностных, продольных или поперечных волн и третьи — для ввода

пучка продольных волн под определенным углом к плоскости, пер­пендикулярной к поверхности детали.

Тип волны зависит от угла ввода, который может изменяться. Применение таких головок дает возможность обнаруживать не только внутренние дефекты, но и наружные, например усталостные трещины различного характера.

Пучок 4 (рис. 2.23) продольных волн введен в изделие через при­зму 2 искательной головки. С помощью полученных поверхност­ных волн 5 обнаруживают трещины Тр на кромке лопатки 1. Раз­дельно-совмещенные головки вводят пучок продольных волн под углом 5... 10° к плоскости, перпендикулярной к поверхности изде­лия.

Основным элементом всех искательных головок служит пьезопластина. Ее толщина равна половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний. У прямых искательных головок (см. рис. 2.22, а) пьезопластина 3 расположена в корпусе / и с рабочей стороны закрыта защитным донышком 4, предохраняющим пьезоэлемент от истирания и меха­нических воздействий со стороны поверхности детали. Над пьезопластиной расположен демпфер 2, уменьшающий длительность колебаний пластины и тем самым способствующий получению ко­ротких зондирующих импульсов. Его изготавливают из материала с большой поглощающей способностью ультразвука.

В наклонных (рис. 2.22, б) и раздельно-совмещенных (рис. 2.22, в) искательных головках пьезоэлемент приклеен к призме 5, выпол­ненной из оргстекла, полистирола, капролона и др. Эти материалы дают возможность вводить в металл поперечные волны под боль­шими углами (до 90°) при относительно малых углах падения УЗК на поверхность изделия. Кроме того, они выполняют роль демпфе­ра, обеспечивая быстрое гашение отраженных от границ с контро­лируемым изделием ультразву­ковых колебаний. В раздельно-совмещенной искательной го­ловке располагают две пьезопластины, одна из которых служит излучателем, а вторая — прием­ником УЗК. Между ними нахо­дится акустический экран 7.

Рабочая поверхность иска­тельной головки контактирует с поверхностью изделия через слой жидкости. В зависимости от толщины последнего пьезоэ­лектрические преобразователи делят на контактные, щелевые и иммерсионные. У первых слой жидкости меньше длины

волны УЗК, у вторых — соизмерим с длиной волны и у третьих — значительно больше ее. Выбор типа акустического контакта зави­сит от состояния рабочей поверхности изделия. Чем ниже ее шеро­ховатость, тем меньше слой жидкости.

Электронный блок (дефектоскоп) состоит из сборочных единиц, смонтированных как одно целое: генераторов электрических коле­баний и импульсов напряжения; усилителя сигналов, поступающих от приемной головки; генератора развертки; электронно-лучевой трубки и др.

При дефектации деталей применяют различные приборы (УЗД-7Н, ДУК-5В, ДУК-бЗ и др.). Для контроля сварных соедине­ний служат дефектоскопы УД-11ПУ, УД- 10П и др.