Достоинства ЭМАП-ов (в сравнении с ПЭП-ами)

3. Достоинства ЭМАП-ов (в сравнении с ПЭП-ами)

3.1. Возможность бесконтактного возбуждения ультразвука.

При использовании ЭМА преобразователей контроль ведется без применения каких либо контактных жидкостей, а отличии от пьезоэлектрических преобразователей где контактная жидкость является необходимым условие для обеспечения акустического контакта с объектом контроля. Использование в качестве контактной жидкости воды, даже с использованием ингибиторов, часто приводит к коррозии ОК и как следствие, к ухудшению товарного вида продукции.

Между металлом ЭМАПом имеется лишь небольшая воздушная прослойка толщиной 0.25 – 5мм, поэтому к поверхности металла – чистоте, искривлениям, эквидистантности и т.п не предъявляется жестких критических требований: там может быть окалина, краска пыль, и т.п, что недопустимо при вводе ультразвуковых колебаний с помощью ПЭПов, в которых зондирующий сигнал из-за помех может затухнуть до нуля и сделать контроль невозможным. (см рисунок 9).

Рис 9. Контактный и бесконтактный способ возбуждения ультразвука.

На рисунке: 1- Пьезоэлектрический преобразователь; 2- Электромагнито-акустический преобразователь; 3- Слой контактной жидкости; 4- Ферромагнитный ОК.

3.2. Упрощение системы УЗК.

Значительно упрощается сама система УЗК – в плане ее сложности конструкции, строительства и эксплуатации, размеров занимаемой площади и д.р. Поэтому при переходе контроля с пьезоэлектрических на электромагнито-акустические преобразователи достигается существенный экономический эффект, то есть ЭМАП имеет экономическое преимущество перед ПЭП.

3.3. Возможность возбуждать поперечные колебания перпендикулярно к поверхности контролируемого объекта.

ПЭП позволяет возбуждать и принимать по нормали к поверхности металла только продольные колебания, а ЭМАП (в зависимости от конструкции) – как продольные, так и поперечные. В последнем случае возбуждение и прием поперечных волн, распространяющихся по нормали к поверхности, особенно эффективно могут быть осуществлены при контроле ферромагнитных материалов.

Можно указать следующие преимущества использования поперечных волн:

1) Скорость распространения продольных волн в материалах почти в 2 раза меньше чем скорости продольных волн. Это позволяет улучшить разрешающую способность, уменьшить величину мертвой зоны, повысить точность измерения координат дефектов и толщины изделия.

Иллюстрацией этому являются осциллограммы, принятых ЭМАп и ПЭП на однои и том же образце. Как видно из рисунка 10, осциллограмма, полученная с помощью ЭМАП, как бы «растянута», поэтому дефект на фоне мощного «донного» сигнала может быть обнаружен гораздо более успешно.

Рис 10. Характерные осциллограммы продетектированных сигналов, принятых на цилиндр с дефектом.

На рисунке: 1- «Донный» импульс; 2- импульс, отраженный от дефекта; 3- Зондирующий импульс.

2) Длина волны поперечной волны для одной и той же рабочей частоты почти в 2 раза меньше, чем продольной. Это позволяет увеличить чувствительность контроля и вероятность обнаружения дефектов.

3) Поперечная волна лучше отражается от плоских дефектов, заполненных газом, жидкостью или сыпучим веществом.

Этот эффект поясняется на рисунке (еще каком нить). Если взять два стальных бруска с хорошо отшлифованными поверхностями и положить их друг на друга, предварительно смазав трансформаторным маслом границу раздела, то продольная волна, возбуждаемая ПЭП, пройдет во второй образец и, отразившись от его нижней границы, вернется обратно без существенной потери энергии. Поперечная же волна, возбужденная с помощью ЭМАП, практически полностью отразится от этой границы.

Рис 10. Взаимодействие продольной и поперечной волны с тонким слоем жидкости.

На рисунке: 1- Продольная волна, излученная ПЭП; 2 - Часть продольной волны, отразившаяся от границы раздела; 3- Продольная волна, отразившаяся от нижней границы второго образца; 4- Поперечная волна, излученная ЭМАП; 5- Поперечная волна, целиком отразившаяся от границы раздела; 6- Граница раздела.

4) Поперечная волна при правильном выборе направления поляризации не испытывает трансформации при отражениях от поверхностей ОК. Это дает возможность избежать помех при работе между вторым и третьем донными сигналами.

Поперечная волна, по сравнению с продольной, в ряде случаев испытывает большее ослабление вертикальными трещинами, плоскость которых параллельна или слегка наклонена по отношению к направлению распространения волны. Это создает предпосылки для успешного обнаружения неблагоприятно ориентированных дефектов.

4) Возможность возбуждать волны с SH поляризацией.

ЭМАПы позволяют получать воны с SH поляризацией, особенно важные при контроле тонколистового проката (толщиной менее 15 мм), чувствительные к дефектам и абсолютно не восприимчивые к состоянию поверхности металла. SH возбуждается и распространяется вдоль листа, что является еще одним технологическим преимуществом ЭМАПов. Кроме того, использование ортогонально поляризованных поперечных волн позволяет оценивать механические свойства металла.

3.4. Параметры акустического поля ЭМАП устойчивей к влиянию кривизны поверхности и отклонению оси симметрии от нормали к поверхности ОК.

3.4.1 Влияние кривизны поверхности на параметры акустического поля.

Выпуклая поверхность является дефокусирующим фактором для ПЭП и фокусирующим фактором для ЭМАП. Направленные свойства ЭМАП в случае контроля изделий с выпуклой криволинейной поверхностью лучше, чем у несфокусированных ПЭП таково же волнового размера.

На рисунке 11 изображены две схемы контроля цилиндрических заготовок а- с применением ПЭП, б – ЭМАП в конфигурации, обеспечивающей возбуждение и прием ультразвука в направлении перпендикулярном поверхности.

Если значение радиуса кривизны поверхности ОК находится в пределах длины ближней зоны преобразователя, то фокусировка в центральной части может быть весьма эффективной. При сравнительно большом радиусе кривизны фокусирующая способность системы будет не столь выражена.

Рис 11. Влияние криволинейной цилиндрической поверхности ОК на форму акустического поля при возбуждении ультразвука с помощь:a- Несфокусированный ПЭП в иммерсионном варианте; b – ЭМАП, длина ближней зоны меньше или равна радиусу R.

На рисунке: 1 – ПЭП; 2- ЭМАП

3.4.2. Влияние отклонения оси симметрии преобразователя от нормали к поверхности ОК.

Сдвиг и наклон ЭМАП не влияют на направление прозвучивания, максимум диаграммы направленности всегда проходит через осевую зону пучка.

При использовании ПЭП необходимо обеспечить жесткий контроль за положением преобразователя относительно ОК, особенно это важно при контроле прутков малого диаметра.

На рисунке 12 иллюстрирует случай, когда оси симметрии обоих преобразователей совпадает с нормалью к поверхности изделия. При смещении ОК либо при случайном наклоне преобразователя произойдет отклонение оси симметрии преобразователе от нормали на угол .Для ПЭП центральный луч в изделии отклониться от нормали на угол . Это приведет к отклонению всех остальных лучей ультразвукового пучка в металле от их нормального положения. При этом периферийные лучи ультразвукового пучка могут возбуждать и поверхностную (Рэлеевскую) волну. Эти явления часто становятся причиной возникновения помех в виде паразитных отражений, не связанных с несплошностями.

Поскольку ЭМАП порождает ультразвуковую волну частью самой поверхности ОК, то отклонение его оси симметрии от нормали практически на сказывается на форме создаваемого им ультразвукового пучка.

Рис 12. Влияние отклонения от оси симметрии преобразователя от нормали n.

a – ПЭП; b - ЭМАП

3.5. Возможность вести контроль при повышенных температурах.

Подбор материалов для катушек и держателя позволил создать преобразователь, способный работать при температурах до 1000С⁰ на воздухе без потери чувствительности. Исследования зависимости амплитуды импульса продольной волны, возбужденной ЭМАП – методом, от температуры показали наличие показали наличие максимумов вблизи точек фазовых превращений: для стали это превращение -железа в -железо, точка Кюри. Это объясняется резким возрастанием магнитострикции в указанных областях.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒