2.2.8. Способы создания акустического контакта

Ультразвуковые волны отражаются от тончайших воздушных зазо­ров, поэтому, чтобы ввести их в объект контроля, при­нимают определенные меры. Далее систе­матически излагаются различные способы акустического контакта между преобразо­вателем и объектом.

Контактный способ. В этом способе преобразователь прижимают к поверхно­сти объекта (рис. 2.14., а), предварительно сма­занной контактной жидкостью (маслом, глицерином, обойным клеем и т. п.). Жид­кость должна быть безвредной для дефектоскописта, обладать хорошими смачи­вающими свойствами и не вызывать кор­розии контролируемого объекта. Вода не обладает последними двумя свойствами, поэтому ее применяют редко.

Для улучшения контакта используют преобразователи с эластичным протекто­ром (слоем, закрывающим пьезопластину) пленкой из маслостойкой резины или дру­гого материала, облегающего неровности поверхности объекта (рис. 2.14., б). При этом контактной жидкости иногда не применяют.

Иммерсионный способ, в котором между преобразователем и поверхностью контролируемого объекта вводят толстый слой жидкости. Тол­щина его во много раз превышает длину волны. При этом либо изделие целиком погружают в иммерсионную ванну (рис. 2.14, в), либо используют струю во­ды (струйный контакт), (рис. 2.14, г), либо применяют локальную ванну для части объекта (рис. 2.14, д). Используют также локаль­ную иммерсионную ванну, контактирую­щую с изделием через эластичную мем­брану (рис. 2.14, е).

Иммерсионный способ контакта применяют, когда очень важна стабиль­ность акустического контакта, например, при контроле методом прохождения или эхосквозным методом. В качестве иммерсионной жидкости в большинстве случаев используют воду, в которую добавляют ингибиторы коррозии, а также вещества, улучшающие смачивание. Иммерсионная жидкость не должна содержать воздуш­ных пузырьков.

Щелевой способ контакта преду­сматривает создание между преобразова­телем и поверхностью объекта контроля зазора толщи­ной около длины волны ультразвука. Жидкость удерживается в зазоре силами поверхно­стного натяжения (рис. 2.14, ж).

Сухой контакт применяют в основном в катящихся преобразователях. Их снабжают шинами из эластичного мате­риала (например, полиуретана, резины), который при прижатии к объекту заполняет неровности его поверхности.

Сухой точечный контакт реализу­ется через сферическую или остроконеч­ную поверхность наконечника преобразо­вателя. Сферическую по­верхность используют в преобразователях, предназначенных для плавного сканиро­вания, остроконечную - для дискретного. Этот тип контакта применяют в основном в низкочастотных акустических дефекто­скопах, ультразвуковых твердомерах и приборах для контроля бетона.

Рис. 2.14. Способы акустического контакта для высокочастотных

преобразователей:

1 – преобразователь, 2 – изделие, 3 – эластичный протектор,

4 – иммерсионная ванна, 5 – сальники,

6 – эластичная мембрана, 7 – ограничитель

Бесконтактный способ, в котором акустические колебания в контролируемом объекте возбужда­ются через слой воздуха (воздушно-акустическая связь) или с помощью элек­тромагнитных, оптико-тепловых и других явлений (рис. 2.14, з).

Бесконтактные способы обыч­но имеют чувствительность, значительно меньшую, чем контактные. Иммерсион­ный способ также обеспечивает чувстви­тельность, в 10 ... 100 раз меньшую кон­тактного.

По частотному признаку все рассмот­ренные акустические методы делят на низко- и высокочастотные. К первым из них относят методы, использующие коле­бания в звуковом и низкочастотном ультразвуковом диапазонах (приблизительно до 100 кГц), ко вторым - методы, использующие коле­бания в высокочастотном ультразвуковом диапазоне: обычно 0,5 ... 100 МГц.

Применение низко- и высокочастот­ных методов определяется в основном величиной затухания упругих волн в ма­териалах контролируемых объектов. Низкочастотные методы служат для контроля объектов из материалов с большим затуханием упругих волн: арми­рованных и неармированных пластиков, бетона, древесины, а также многослойных клееных конструкций. Высокочастотные методы используют главным образом для контроля объектов из материалов с малым зату­ханием упругих волн: металлов, фарфора, керамики, некоторых видов армированных и неармированных пластиков и т. п.

Из рассмотренных методов акустического контроля наи­большее практическое применение нахо­дит эхометод. Около 80 % объектов, кон­тролируемых акустическими методами, проверяют эхометодом. С его помощью решают задачи дефектоскопии поковок, литья, сварных соединений, многих неме­таллов. Эхометод служит для измерения толщины объектов при одностороннем доступе, оценки физико-механических свойств материалов. Другие методы акустического контроля применяют для решения задач контроля, где использование эхометода невозможно, нерационально, либо их применяют в ка­честве дополнительных методов для полу­чения более полной информации об объекте.