RU1793364C - Способ лазерно-акустического контрол изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю изделий с помощью ультра- зв7ковых колебаний и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени , энергетики и транспорта. Цель изобретени  - увеличение производительности , расширение номенклатуры контролируемых изделий и повышение амплитуды ультразвуковых колебаний -достигаетс  за счет того, что возбуждают колебани  через слой оптически прозрачной жидкости и локальный нагрев производ т на границе раздела сло  жидкости с контролируемым изделием, а также за счет того, что на слой жидкости накладывают пластину из оптически прозрачного материала дл  создани  в слое жидкости повышенного давлени  пара и за счет того, что толщина сло  жидкости устанавливаетс  не более четверти длины продольной волны в жидкости на максимальной частоте ультразвуковых колебаний, регистрируемых приемником. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. i Ё

Description

Изобретение относитс  к неразрушаю- щ1/м методам контрол  изделий с помощью ул( тразвуковых колебаний и может найти

пр

вменение в различных отрасл х машиностроени , энергетики и транспорта.

Известен способ лазерно-акустическо- го сонтрол  изделий, заключающийс  в том, чт( в контролируемом изделии возбуждают ультразвуковые импульсы путем локального на -рева его поверхности импульсным лазерным излучением, на рассто нии от места воздействи  лазерным излучением принимает упругие импульсы и по параметрам этих импульсов определ ют наличие дефектов в изделии 1. Недостатком этого способа  вл етс  то, что дл  возбуждени , мощных упругих акустических импульсов необходимо создать плотность лазерного излучени , при котором осуществл етс  поверхностное испарение материала издели , что приводит к повреждению поверхностей, особенно при необходимости неоднократного воздействи  в одно и то же место дл  повышени  достоверности контрол , кроме того, поверхность металлов отражает основную часть лазерного излучени , что требует дл  осуществлени  контрол  повышенных мощностей лазерных излучателей, а это приводит к удорожанию процесса и снижеVJ

О

СА) СО ON 4

нию производительности за счет ограничени  частоты посылок лазерных импульсов.

Наиболее близким к за вленному способу  вл етс  способ лазерно-акустическо- го контрол  изделий, заключающийс  в том, что на поверхность контролируемого издели  нанос т слой вещества, возбуждают в контролируемом изделии ультразвуковые колебани  путем локального нагрева вещества лазерным излучением, регистрируют с помощью приемного преобразовател  акустические колебани , прошедшие через контролируемое изделие, по параметрам которых определ ют наличие дефектов в контролируемом изделии 2.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что в качестве сло  вещества нанос т черную краску, котора  существенно снижает отражение лазерного излучени  и тем самым повышает эффективность возбуждени  по сравнению с аналогом 1, однако при возбуждении упругого импульса воздействием лазерного излучени  по прототипу 2, испарение черной краски осуществл етс  на границе ее с воздушной средой, поэтому расшир ющийс  паровой объем направлен в сторону свободной границы его с воздухом , а давление этого испарившегос  объема на поверхность контролируемого издели  недостаточно. Кроме того, при неоднократном воздействии лазерного излучени  на. краску она или полностью удал етс  или измен ет свои отражающие свойства за счет изменени  окраски, что приводит к нестабильности величины акустического упругого импульса, генерируемого в контролируемом изделии.

Цель изобретени  - увеличение произ- водительности. расширение номенклатуры контролируемых изделий и повышение амплитуды ультразвуковых колебаний.

Цель достигаетс  за счет того, что в способе лазерно-акустического контрол  изделий , при котором на поверхность контролируемого издели  нанос т слой вещества , возбуждают в контролируемом изделии ультразвуковые колебани  путем локального нагрева вещества лазерным излучением , регистрируют с помощью прием- ного преобразовател  акустические колебани , прошедшие через контролируемые издели , по параметрам которых опре- дел ют . наличие дефектов в контролируемом изделии, в качестве сло  вещества используют оптически прозрачную жидкость, а локальный нагрев производ т на границе раздела сло  жидкости с контролируемым изделием. В результате луч лазера проходит через жидкость, нагревают поверхностный слой контролируемого

издели , соприкасающа с  с поверхностным слоем жидкость вскипает, отнима  тепло от поверхности издели , и исключает тем самым испарение с поверхности издели , а

. при дальнейшем воздействии лазерного импульса испаривша с  жидкость ионизируетс  и наступает лазерный пробой, но рост газового пузыр  ограничиваетс  в данном случае не воздушной средой, а границей с

0 жидкой средой, котора  менее податлива, чем воздух, что позвол ет на пор док увеличить давление генерируемого ультразвукового импульса в контролируемом изделии, снизить излучаемую в импульсе мощность и

5 за счет этого увеличить частоту следовани  импульсов- повысить производительность, а также осуществить контроль изделий с полированными поверхност ми и изделий из материалов с высоким затуханием ульт0 развука.

Еще больше можно повысить генерацию упругих импульсов высокого давлени  в оптически прозрачном слое жидкости, если на слой жидкости накладывать пластину

5 из оптически прозрачного материала, ограничива  рост парового Пузыр  стенками из твердого материала, при этом имеетс  возможность осуществл ть частотную селекцию усиливаемого таким образом спектра

0 ультразвукового упругого импульса - усиле- ние осуществл етс  преимущественно со- ставл ющих импульс волн, четверть длины которых не превышает сло  жидкости между поверхностью контролируемого издели 

5 и пластиной.

На фиг. 1 представлена схема осуществлени  предлагаемого способа: на фиг. 2 - вариант осуществлени  способа с пластиной из оптически прозрачного материала.

0 Устройство, реализующее предложенный способ лазерно-акустического контрол , включает в себ  источник- лазерного излучени  1, ленту 2, ванну 3 с жидкостью 4, в которую погружены контролируемое изде5 лие 5 и пьезоэлектрический приемный преобразователь 6. Перед контролируемым изделием 5 со стороны воздействи  лазерным излучением может быть расположена стекл нна  или кварцева  пластина 7.

0

Последовательно смеща  контролируемое изделие 5 между источником лазерного излучени  1 и преобразователем б, осуществл ют вы вление дефектов в контролируе5 мом изделии 5. Лазерное излучение практически без ослаблени  проходит слой жидкости 4 и, достига  поверхности контролируемого издели  5, выдел етс  в виде тепла в тонком слое толщиной в доли мкм. Контролируема  с поверхностью издели  5

жи дкость А в зоне нагрева поверхности издели  вскипает, отнима  от поверхности контролируемого издели  5 тепловую энергию и преп тству  ее испарению. Испарив- жидкость 4 при расширении истытывает сопротивление прилегающих слоев жидкости и, наход сь в состо нии пере ретого пара, вызывает мощный упругий импульс в граничащей с ней поверхности коррелируемого издели  5. В дальнейшем на:тупает конденсаци  паров жидкости за затраты энергии на расширение объема парового пузыр  и теплообмена с окру- жЈ ющей пузырь жидкостью. возникающие при движении парового пузыр  микропото- ки перемешивают слои жидкости у поверх- нссти издели  5 и возвращают ее в исходноесосто ние. В качестве прозрачной ж, дкости может использоватьс  вода, но лучшие результаты дают ацетон, этиловый

спирт или другие легкоиспар ющиес  жидкости .

При размещении в жидкости или на поверхности жидкости пластины из прозрачного материала - стекла, кварца и т. п, с образованием между поверхностью издели  и пластиной сло  жидкости толщиной не более четверти длины продольной волны в жидкости дл  максимальной частоты спектра акустического импульса, принимаемого преобразователем, увеличиваетс  жесткость границ расширени  парового пузыр . Чем тоньше слой жидкости между изделием и пластиной, тем больше высокочастотна  составл юща  спектра прин того сигнала. Наиболее эффективно наложение прозрачной пластины на смоченную поверхность издели  с образованием у них сло  жидкости, только смачивающего эти соприкасающиес  поверхности.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ лаз.ерно-акустического контрол  изделий, заключающийс  в том, чкгна поверхность контролируемого .издели  на- нсс тслой вещества, возбуждают в контро- Л1руемом изделии ультразвуковые колебани  путем локального нагрева веще- стза лазерным излучением, регистрируют с пс мощью приемного преобразовател  акустические колебани , прошедшие через кснтролируемое изделие, по параметрам ксторых определ ют наличие дефектов в ко нтролируемом изделии, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  производительности , расширени  номенклатуры кс нтролируемых изделий и повышени  амп- п туды ультразвуковых колебаний, в качестФиг . I

   ве сло  вещества используют оптически прозрачную жидкость, а локальный нагрев производ т на границе раздела сло  жидкости с контролируемым изделием.
2. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что дополнительно накладывают на слой жидкости пластину из оптически прозрачного материала дл  создани  в слое жидкости повышенного давлени  пара.
3. 3. Способ по п. 2, отличающийс  тем, что толщина сло  жидкости между поверхностью контролируемого издели  и пластиной устанавливаетс  не более четверти длины продольной волны в жидкости на максимальной частоте ультразвуковых колебаний, регистрируемых приемным преобразователем .

   Фиг. 2