способ ультразвуковой дефектоскопии вращающихся деталей

Формула изобретения

Способ ультразвуковой дефектоскопии вращающихся деталей путем возбуждения в контролируемом изделии ультразвуковых колебаний и их измерении, отличающийся тем, что при вращении детали с помощью автономного преобразователя ультразвуковых колебаний, закрепляемом на детали, измеряют и бесконтактно передают в память ЭВМ сигнал, возбуждаемый бесконтактным методом в выбранном месте поверхности изделия, сравнивают его с аналогичным сигналом, возбуждаемым в статическом режиме в том же месте поверхности детали и записанным в память ЭВМ, и о дефектности детали судят по различиям сигналов в обоих случаях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области методов неразрушающего контроля и может быть использовано для ультразвуковой бесконтактной дефектоскопии в процессе вращения.

Известен способ обнаружения дефектов на поверхности вращающейся детали, имеющей круглое поперечное сечение, с помощью фокусирующего зонда, заключающийся в том, что фокусирующий зонд устанавливают около вращающейся детали в среде, обеспечивающей распространение ультразвуковых волн так, что ультразвуковая волна падает на вращающуюся деталь под критическим углом отражения, часть ультразвуковой волны отражается и проходит вдоль поверхности детали, образуя поверхностную волну, которая фокусируется на поверхность в месте предполагаемого расположения дефекта, отражается и принимается этим зондом /1/.

Недостатком данного изобретения является невозможность определения дефекта внутри детали, сложность фокусировки ультразвуковой волны на поверхности детали в месте расположения дефекта и необходимость наличия иммерсионной ванны для обеспечения акустического контакта.

Наиболее близким к предполагаемому решению является способ вибрационного контроля роторов с помощью возникающих при вращении упругих колебаний. Контролируемый ротор устанавливают горизонтально, с помощью электродвигателя приводят во вращательное движение с частотой, в 2 раза превышающей частоту продольных колебаний ротора, одновременно воздействуя на свободный конец ротора внешним силовым воздействием с помощью вибропреобразователя. По возникающим при этом биениям колебаний ротора определяют дефектность изделия /2/.

К недостаткам прототипа следует отнести принципиальное ограничение применения этого способа при различных скоростях вращения и видам дефектов, а также применение его только для сплошных тел, выполненных в форме вала, и необходимости непосредственного контакта виброизлучателя с торцевой поверхностью ротора.

Целью изобретения является повышение надежности ультразвукового контроля вращающихся деталей сложной формы независимо от скорости вращения путем бесконтактного возбуждения ультразвуковых колебаний и безконтактного вывода информации о параметрах их распространения на управляющую ЭВМ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе ультразвуковой дефектоскопии вращающихся деталей путем возбуждения в контролируемом изделии ультразвуковых колебаний, согласно изобретению, при вращении детали, с помощью автономного преобразователя ультразвуковых колебаний, закрепленном на детали, измеряют и дистанционно передают в память ЭВМ сигнал, возбуждаемый бесконтактным методом в выбранном месте поверхности детали, сравнивают его с аналогичным сигналом, возбуждаемым в статическом режиме в том же месте поверхности детали и записанном в память ЭВМ и по различиям сигналов судят о дефектности детали.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит контролируемую деталь типа различных валов, турбин, роторов и т.д. 1, лазер 2, пьезопреобразователь 3, установленный на детали вблизи места возможного расположения дефекта 4, усилитель 5, оптопару светодиод-фотодиод 6, 7, контроллер 8, ЭВМ 9, электропривод вала 10, датчик положения 11, установленный на валу привода детали.

Способ ультразвуковой дефектоскопии осуществляют следующим образом. Исследуемую деталь 1, внутри или с внешней стороны которой на оси вала помещают усилитель 5 и светодиод оптопары 6, приводят во вращение электроприводом 10. Во время вращения детали в строго определенном, заранее выбранном оператором месте, лазером 2 возбуждают ультразвуковой импульс, который проходит по вращающейся детали и принимается пьезокерамическим преобразователем 3, закрепленном на поверхности детали. С преобразователя 3 сигнал поступает на усилитель 5. Усилитель 5 имеет на входе фильтр низких частот и пропускает сигнал с частотой выше 200 кГц, что позволяет подавить акустические шумы, возникающие при вращении детали. Питание усилителя 5 осуществляют от автономного источника, находящегося в одном с ним корпусе. Усиленный сигнал через оптопару светодиод 6 фотодиод 7 поступает с вращающегося изделия на контроллер 8, выполняющий роль усилителя, АЦП, буферной памяти, интерфейса ЭВМ и блока синхронизации всей системы. С контроллера 8 сигнал в цифровом виде поступает в ЭВМ 9, где происходит его запись и последующий анализ. При вращении детали датчик положения 11 формирует электрические импульсы, указывающие угол поворота детали в любой момент времени. Момент генерации светового импульса лазером 2 синхронизируется импульсом с контроллера 8, который формирует его на основе импульсов, поступающих с датчика положения 11 и сигналов, поступающих с ЭВМ. При этом вся система настроена таким образом, что световой импульс лазера 2 независимо от скорости вращения попадает в строго определенное место на поверхности детали 1, выбранное заранее оператором в статическом режиме. Ультразвуковой сигнал распространяется по вращающейся детали и при наличии дефекта 4 изменяет свою форму. Обнаружение, идентификацию и оценку дефекта производят методом сравнения ультразвуковых сигналов, записанных в память ЭВМ в статическом и динамическом режимах по определенным алгоритмам.

Места возбуждения и приема ультразвуковых колебаний выбирают на поверхности детали таким образом, чтобы охватить все опасные, с точки зрения возникновения дефектов, области детали.

Таким образом, используемая совокупность новых признаков позволяет бесконтактным, ультразвуковым методом дефектоскопии контролировать качество детали и выявлять возникающие при вращении дефекты независимо от скорости вращения.