RU2069362C1 - Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures - Google Patents

Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures Download PDF

Info

Publication number
RU2069362C1
RU2069362C1 SU5039097A RU2069362C1 RU 2069362 C1 RU2069362 C1 RU 2069362C1 SU 5039097 A SU5039097 A SU 5039097A RU 2069362 C1 RU2069362 C1 RU 2069362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
honeycomb
transducer
rod
soldered
honeycomb structures
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Альбертович Владимиров
Original Assignee
Предприятие "Мотор СIч"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие "Мотор СIч" filed Critical Предприятие "Мотор СIч"
Priority to SU5039097 priority Critical patent/RU2069362C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2069362C1 publication Critical patent/RU2069362C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: aerospace industry. SUBSTANCE: converter with contact tip which length of rod is found from condition $$$ is connected to known flaw detector. Configuration of tip of rod is made similar to configuration of cell of honeycomb unit but at angle to axis of rod. EFFECT: increased reliability of inspection of joints. 3 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и касается контроля качества паяных и клеевых мелкоячеистых сотовых конструкций. The invention relates to non-destructive testing methods and relates to quality control of soldered and adhesive fine-meshed honeycomb structures.

Известен способ контроля качества паяных и клеевых соединений обшивки сложной формы с торцами сот в односторонних сотовых конструкциях, заключающийся в том, что соты полностью заполняют жидкостью, обладающей смачиваемостью по отношению к материалу стенок сот, возбуждают ультразвуковые колебания со стороны торцов сот, принимают отраженные колебания, анализируют их по результатам анализа качества соединения [1]
Известное решение обладает следующими недостатками.
A known method of controlling the quality of soldered and adhesive joints of complex skin with the ends of the cells in one-sided honeycomb structures is that the cells are completely filled with a liquid having wettability with respect to the material of the walls of the cells, excite ultrasonic vibrations from the ends of the cells, take reflected vibrations, analyze them according to the results of the analysis of the quality of the compound [1]
The known solution has the following disadvantages.

1. При контроле качества пайки по данному техническому решению определяется наличие мениска в сотовых капиллярах. При отсутствии мениска происходит возрастание амплитуды отраженных эхосигналов и регистрируется непропай, что ведет к перебpаковке изделий. 1. When controlling the quality of soldering according to this technical solution, the presence of a meniscus in the cellular capillaries is determined. In the absence of a meniscus, the amplitude of the reflected echo signals increases and non-drift is recorded, which leads to repacking of the products.

2. В процессе пайки сотовых уплотнений возможно разъединение стенок сот припоем при сохранении мениска в сотовых капиллярах. Таким образом, происходит нарушение адгезии между сотоблоком и подложкой и возможен пропуск недоброкачественных изделий в эксплуатацию. 2. In the process of soldering the honeycomb seals, it is possible to disconnect the walls of the honeycomb with solder while maintaining the meniscus in the cell capillaries. Thus, there is a violation of adhesion between the honeycomb and the substrate and the passage of poor-quality products into operation is possible.

Известен импедансный способ контроля качества паяных и клеевых соединений обшивки с торцами сот в односторонних сотовых конструкциях, заключающийся в том, что совмещенный импедансный преобразователь прижимают к контролируемому объекту со стороны обшивки сотоблока, возбуждают в системе преобразователь-объект упругие колебания, измеряют амплитуды или фазу принятого сигнала и по ее величине определяют дефектность изделия [2]
Известное решение обладает следующими недостатками.
A known impedance method for controlling the quality of soldered and adhesive joints of the skin with the ends of the cells in one-sided honeycomb structures is that the combined impedance transducer is pressed against the controlled object from the side of the honeycomb, excite elastic vibrations in the transducer-object system, measure the amplitudes or phase of the received signal and its value determines the defectiveness of the product [2]
The known solution has the following disadvantages.

1. При контроле паяных сотовых уплотнений максимальная толщина обшивки для алюминиевого сплава может составлять 2 мкм, для стали 1,5 мм. При этом минимальный диаметр выявленного дефекта составляет 30 мм, что существенно ограничивает область использования данного технического решения. 1. When controlling soldered honeycomb seals, the maximum thickness of the skin for an aluminum alloy can be 2 microns, for steel 1.5 mm. In this case, the minimum diameter of the detected defect is 30 mm, which significantly limits the scope of use of this technical solution.

2. Невозможно осуществлять контроль сотовых уплотнений со сложной геометрией обшивки, так как для выполнения контроля рабочая поверхность преобразователя должна плотно прилегать к обшивке. 2. It is impossible to control honeycomb seals with complex geometry of the skin, since in order to perform the control, the working surface of the transducer must fit snugly against the skin.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности контроля качества соединения сотовых конструкций с обшивкой сложной формы любого сечения. The objective of the present invention is to enable quality control of the connection of honeycomb structures with complex skin of any shape.

Поставленная задача решается путем реализации предлагаемого способа, заключающегося в том, что в импедансном способе контроля качества паяных и клеевых соединений обшивки с торцами сот в однородных сотовых конструкциях совмещенный импедансный преобразователь прижимают к контролируемому объекту со стороны сотоблока под углом

Figure 00000002
относительно плоскости сотоблока, возбуждают в системе преобразователь-объект упругие колебания, которые создают в сотоблоке возмущающие силы в двух взаимно перпендикулярных направлениях, измеряют амплитуду принятого сигнала и по ее величине определяют дефектность изделия.The problem is solved by implementing the proposed method, which consists in the fact that in the impedance method of controlling the quality of soldered and adhesive joints of the skin with the ends of the cells in homogeneous honeycomb structures, the combined impedance converter is pressed at an angle to the controlled object from the side of the honeycomb
Figure 00000002
relative to the plane of the honeycomb, elastic oscillations are excited in the transducer-object system, which create disturbing forces in the honeycomb in two mutually perpendicular directions, measure the amplitude of the received signal and determine the defectiveness of the product from its value.

По сравнению с известными решениями предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность контроля качества соединения сотовых конструкций с обшивкой сложной формы любого сечения за счет создания в сотоблоке возмущающих сил в двух взаимно перпендикулярных направлениях и обеспечения возможности измерения механического импеданса со стороны сотоблока. Compared with the known solutions, the proposed technical solution provides the ability to control the quality of the connection of honeycomb structures with complex skin of any section by creating disturbing forces in the honeycomb block in two mutually perpendicular directions and making it possible to measure the mechanical impedance from the cell block side.

На фиг. 1 показана реализация предлагаемого способа контроля при помощи предлагаемого преобразователя. Преобразователь 1, снабженный контактным наконечником 2, устанавливается под углом

Figure 00000003
на сотоблок 3 с обшивкой 4 таким образом, чтобы наконечник стержня был погружен в одну из ячеек сотоблока, и прижимается с силой
Figure 00000004
. Генератор импульсов импедансного дефектоскопа вырабатывает непрерывные синусоидальные электрические импульсы, которые при помощи излучающего пьезоэлемента преобразователя 1 преобразуются в акустические, вследствие чего в системе преобразователь-объект возникают упругие колебания, действующие на сотоблок с силой
Figure 00000005
.In FIG. 1 shows the implementation of the proposed control method using the proposed Converter. The converter 1, equipped with a contact tip 2, is installed at an angle
Figure 00000003
on the honeycomb 3 with the casing 4 so that the tip of the rod is immersed in one of the cells of the honeycomb, and is pressed with force
Figure 00000004
. An impedance flaw detector pulse generator generates continuous sinusoidal electrical pulses, which are converted into acoustic pulses by means of a transducing piezoelectric transducer 1 into acoustic pulses, as a result of which elastic vibrations arise in the transducer-object system, acting on the cell block with force
Figure 00000005
.

Кроме этого, при прохождении звуковых волн через стержень контактного наконечника 2 в стержне возникают волны четырех видов: растяжения-сжатия, крутильные, продольные, радиальные и изгибные (см. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М. Иностранная литература, 1957, с. 342). Очевидно, что колебания, создаваемые в стержне волнами, распространение которых связано с изменением размеров стержня, обладают сравнительно небольшой амплитудой, поэтому предлагается рассматривать только изгибные колебания стержня. Предлагается рассмотреть возмущающие силы, возникающие в сотоблоке в различные моменты времени τ. Если допустить, что в момент времени t1, происходит изгиб стержня в одном из направлений, он воздействует на сотоблок с силой

Figure 00000006
(см. фиг. 1). Очевидно, что если длина стержня обеспечивает его максимальный изгиб, то он осуществляется через время, соответствующее четверти периода распространения изгибных колебаний, т.е. τ1= T/4=1/4f, где Т период распространения изгибных колебаний, f частота генерируемых звуковых колебаний. Тогда изгиб в противоположную сторону будет осуществляться позже на полупериод, т.е.
Figure 00000007
. С другой стороны, излучающий пьезоэлемент преобразователя в процессе генерации звуковых колебаний испытывает деформации растяжения-сжатия, т.к. генератор дефектоскопа вырабатывает синусоидальные сигналы. Благодаря возникающим колебаниям на сотоблок воздействуют упругие колебания в направлении оси преобразователя оси стержня контактного наконечника, которые в идеальном случае через некоторый промежуток времени τo совпадают по фазе с колебаниями стержня, и система преобразователь-сотоблок входит в автоколебательный режим. Таким образом, на сотоблок воздействует дополнительная сила
Figure 00000008
. Максимальной амплитуда колебаний, создаваемая этой силой, будет при максимальной деформации растяжения излучающего пьезоэлемента преобразователя, которая возникает через время Т/4. Значит, в момент времени τ1 на сотоблок воздействуют силы
Figure 00000009
и
Figure 00000010
. Через полупериод на пьезоэлементе осуществляется деформация сжатия, что соответствует времени 3Т/4. Следовательно, в момент времени τ1 и τ2 на сотоблок воздействуют силы
Figure 00000011
.In addition, when sound waves pass through the rod of the contact tip 2, four types of waves appear in the rod: tensile-compression, torsional, longitudinal, radial and bending (see Bergman L. Ultrasound and its use in science and technology. M. Foreign literature, 1957, p. 342). It is obvious that the vibrations created in the rod by waves, the propagation of which is associated with a change in the size of the rod, have a relatively small amplitude, therefore it is proposed to consider only the bending vibrations of the rod. It is proposed to consider the perturbing forces arising in the block at different time instants τ. If we assume that at time t 1 , the rod bends in one of the directions, it acts on the honeycomb with force
Figure 00000006
(see Fig. 1). Obviously, if the length of the rod provides its maximum bending, then it is carried out after a time corresponding to a quarter of the period of propagation of bending vibrations, i.e. τ 1 = T / 4 = 1 / 4f, where T is the period of propagation of bending vibrations, f is the frequency of the generated sound vibrations. Then the bend in the opposite direction will be carried out later for a half-period, i.e.
Figure 00000007
. On the other hand, the transducer piezoelectric element in the process of generating sound vibrations experiences tensile-compression strains, because the flaw detector generator generates sinusoidal signals. Due to the vibrations that arise, the honeycomb is affected by elastic vibrations in the direction of the axis of the transducer of the axis of the rod of the contact tip, which ideally after a certain period of time τ o coincide in phase with the vibrations of the rod, and the transducer-honeycomb system goes into self-oscillating mode. Thus, additional force acts on the honeycomb
Figure 00000008
. The maximum oscillation amplitude created by this force will be at the maximum tensile strain of the transducer emitting piezoelectric element, which occurs after T / 4. Hence, at time τ 1 , forces act on the honeycomb
Figure 00000009
and
Figure 00000010
. After a half period, a compression deformation is carried out on the piezoelectric element, which corresponds to a time of 3T / 4. Therefore, at time τ 1 and τ 2 on the sotoblock forces act
Figure 00000011
.

На фиг. 2, 3 представлены проекции действующих на сотоблок сил в моменты времени τ1 и τ2, вследствие чего возникают результирующие силы

Figure 00000012
, которые можно представить соответственно в виде горизонтальной и тангенциальной составляющих: в момент
Figure 00000013
, в момент
Figure 00000014
Таким образом, в моменты времени τ1 и τ2 на сотоблок воздействуют сдвиговые и тангенциальные колебательные силы. Очевидно, что при возможных других сочетаниях сил, действующих на сотоблок со стороны преобразователя, изменяется только абсолютная величина или направление колебательных сил. Погружение сотоблока под углом α = 90° выбирается с целью устранения плотного прилегания сотоблока к обшивке за счет прижима преобразователя с силой
Figure 00000015
, что позволяет увеличить амплитуду колебаний сотоблока. Настройка дефектоскопа и контроль качества соединения сотоблока в обшивкой осуществляются по известной технологии (см. Ланге Ю.В. Контроль клеевых и паяных соединений в многослойных конструкциях акустическим импедансным дефектоскопом АД-40И. М. НИИинтроскопии, 1976, с. 9-15). Контроль проводится путем отдельных перестановок преобразователя вдоль поверхности сотоблока с шагом сканирования, который определяется в соответствии с минимальными размерами допустимого единичного дефекта. Для сравнения на фиг. 4 представлено аналогичное нагружение сотоблока известным совмещенным преобразователем. В этом случае воздействие на сотоблок осуществляется только за счет деформации растяжения-сжатия пьезоэлемента и в момент времени τ1= T/4 представлено колебательной силой
Figure 00000016
, которую можно разложить на горизонтальную составляющую
Figure 00000017
и тангенциальную составляющую
Figure 00000018
. В момент времени
Figure 00000019
действие на сотоблок со стороны преобразователя осуществляется только за счет прижима с силой
Figure 00000020
. Далее предлагается сравнить амплитуды внешних сил, действующих на сотоблок, учитывая, что система преобразователь-сотоблок является автоколебательной. Со стороны преобразователя на сотоблок в общем случае действует внешняя сила
Figure 00000021
, изменяющаяся со временем по синусоидальному закону с частотой ω:
Figure 00000022
,
где Fo амплитуда внешней силы,
t время
(см. Кузмичев В.Е. Законы и формулы физики. Киев: Наукова думка, Киев, с. 354-355). Малые вынуждающие колебания описываются следующим дифференциальным уравнением:
Figure 00000023

где 2β=r/m, ω 2 o = k/m, fo= Fo/m,
r коэффициент сопротивления (вязкого трения) системы,
m масса колебательной системы,
К коэффициент квазиупругой силы (жесткость системы),
Х смещение,
Figure 00000024
скорость,
Figure 00000025
ускорение.In FIG. Figures 2 and 3 show the projections of the forces acting on the honeycomb at times τ 1 and τ 2 , as a result of which the resulting forces
Figure 00000012
which can be represented respectively in the form of horizontal and tangential components: at the moment
Figure 00000013
, in the moment
Figure 00000014
Thus, at time instants τ 1 and τ 2, shear and tangential vibrational forces act on the honeycomb. Obviously, with other possible combinations of forces acting on the sotoblock from the converter side, only the absolute value or direction of the vibrational forces changes. The immersion of the honeycomb block at an angle α = 90 ° is selected in order to eliminate the tight fit of the honeycomb block to the skin due to the pressure of the transducer with force
Figure 00000015
, which allows to increase the amplitude of the oscillations of the honeycomb. The flaw detector is set up and the quality control of the honeycomb connection in the casing is carried out according to the known technology (see Lange Yu.V. Adhesive and soldered joints in multilayer structures are controlled by the AD-40I acoustic impedance flaw detector. M. NIIintroskopiya, 1976, p. 9-15). The control is carried out by separate permutations of the transducer along the surface of the honeycomb with a scanning step, which is determined in accordance with the minimum dimensions of an allowable single defect. For comparison, in FIG. 4 shows a similar loading of a honeycomb block by a known combined transducer. In this case, the impact on the honeycomb is carried out only due to the tensile-compression strain of the piezoelectric element and at the time point τ 1 = T / 4 is represented by the vibrational force
Figure 00000016
which can be decomposed into a horizontal component
Figure 00000017
and tangential component
Figure 00000018
. At time
Figure 00000019
the action on the sotoblock from the converter side is carried out only by pressing with force
Figure 00000020
. Further, it is proposed to compare the amplitudes of external forces acting on the honeycomb, given that the converter-honeycomb system is self-oscillating. On the converter side, an external force acts in general on the honeycomb
Figure 00000021
, which varies with time according to a sinusoidal law with a frequency ω:
Figure 00000022
,
where F o the amplitude of the external force,
t time
(see Kuzmichev V.E. Laws and formulas of physics. Kiev: Naukova Dumka, Kiev, p. 354-355). Small driving vibrations are described by the following differential equation:
Figure 00000023

where 2β = r / m, ω 2 o = k / m, f o = F o / m,
r coefficient of resistance (viscous friction) of the system,
m is the mass of the oscillatory system,
K coefficient of quasi-elastic force (system stiffness),
X offset
Figure 00000024
speed,
Figure 00000025
acceleration.

Решение уравнения (1) имеет вид:
X = Acos(ωt-α) (2),
где А амплитуда колебательной системы,
α угол, на который вынужденные колебания системы отстают от возмущающей силы по фазе.
The solution of equation (1) has the form:
X = Acos (ωt-α) (2),
where A is the amplitude of the oscillatory system,
α is the angle by which the forced oscillations of the system lag behind the disturbing force in phase.

Уравнение (3) можно представить в виде:

Figure 00000026

A Fo•C, где С const, т.к. для случая системы сотоблок-преобразователь k, m, ω, r - const.Equation (3) can be represented as:
Figure 00000026

AF o • C, where C const, because for the case of a cell-to-converter system, k, m, ω, r is const.

При нагружении сотоблока с помощью известного преобразователя (см. фиг. 4) в течение периода Т амплитуда колебаний сотоблока в плоскости,

Figure 00000027
, амплитуда колебаний сотоблока по вертикали
Figure 00000028

При нагружении сотоблока с помощью предлагаемого преобразователя в течение периода времени Т (см. фиг. 2, 3) амплитуда колебаний сотоблока в плоскости
Figure 00000029
амплитуда колебаний сотоблока по вертикали
Figure 00000030

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что амплитуда вынужденных колебаний сотоблока при его нагружении предлагаемым преобразователем значительно превосходит амплитуду вынужденных колебаний сотоблока при его аналогичном нагружении известным преобразователем. За счет нагружения сотоблока в двух взаимно перпендикулярных направлениях и значительного увеличения амплитуды колебаний сотоблока возрастает разница между амплитудой колебаний в дефектной и бездефектной зонах сотоблока, т.е. чувствительность контроля.When loading the honeycomb with a known transducer (see Fig. 4) during the period T, the amplitude of the oscillations of the honeycomb in the plane,
Figure 00000027
, the amplitude of the oscillations of the honeycomb vertically
Figure 00000028

When loading the honeycomb using the proposed Converter for a period of time T (see Fig. 2, 3) the amplitude of the oscillations of the honeycomb in the plane
Figure 00000029
the amplitude of the oscillations of the honeycomb vertically
Figure 00000030

Based on the foregoing, we can conclude that the amplitude of the forced oscillations of the honeycomb when it is loaded by the proposed converter significantly exceeds the amplitude of the forced oscillations of the honeycomb when it is similarly loaded by a known converter. Due to loading of the honeycomb in two mutually perpendicular directions and a significant increase in the amplitude of the vibrations of the honeycomb, the difference between the amplitude of vibrations in the defective and defect-free zones of the honeycomb increases, i.e. sensitivity control.

Пример. Исследование предлагаемого технического решения проводилось для мелкоячеистых сотовых уплотнений в кольцевых заготовках. Диаметр сотовой ячейки составлял 0,8 мм, высота сотоблока 10 мм, ширина 10 мм, сечение подложки 5 мм. Был изготовлен соответствующий образец на натурной детали с рядом искусственных дефектов. Дефекты получали следующим образом. Example. The study of the proposed technical solution was carried out for small-cell honeycomb seals in the ring blanks. The diameter of the cell was 0.8 mm, the height of the honeycomb was 10 mm, the width was 10 mm, and the cross section of the substrate was 5 mm. A corresponding sample was made on a full-scale part with a number of artificial defects. Defects were obtained as follows.

Перед пайкой сотоблока к основе в кольце сверлились сквозные отверстия диаметром 4, 6, 8, 10 мм. Также параллельно закладывались дефекты типа "непропай" путем нанесения на поверхность подложки карбида титана Тi2C в виде круглых пятен диаметром 4, 6, 8, 10 мм. Расстояние между одиночными дефектами было выбрано равным 30 мм. Затем сотоблок по известной технологии паялся в подложке, причем на участок подложки, свободный от единичных дефектов, протяженность которого составляла порядка 200 мм, припой не засыпался. Протяженность пропаянного участка составила порядка 500 мм.Before soldering the honeycomb block, through holes with a diameter of 4, 6, 8, 10 mm were drilled to the base in the ring. Nepropay defects were also laid in parallel by applying Ti 2 C titanium carbide to the surface of the substrate in the form of round spots with a diameter of 4, 6, 8, 10 mm. The distance between single defects was chosen equal to 30 mm. Then, according to the known technology, the honeycomb was soldered in a substrate, and the solder was not filled onto a portion of the substrate free of single defects, the length of which was about 200 mm. The length of the soldered area was about 500 mm.

Для работы использовались импедансный акустический дефектоскоп АД-40И и преобразователь ПАДИ-5 (как обладающий максимальной чувствительностью) с контактным наконечником по предлагаемому техническому решению. Доработка преобразователя проводилась следующим образом. For work, an AD-40I impedance acoustic flaw detector and a PADI-5 transducer (as having maximum sensitivity) with a contact tip according to the proposed technical solution were used. The refinement of the converter was carried out as follows.

Подключенный к дефектоскопу преобразователь устанавливался вертикально на поверхность сотоблока, и проводился поиск резонансной частоты системы, которая составила 3,5 кГц. Затем у преобразователя снимался контактный наконечник из корундовой керамики. Взвешивание показало, что его вес составляет 0,5 г, следовательно, общая масса нового контактного наконечника должна составлять 0,5 г. Диаметр измерительного пьезоэлемента был равен 10 мм. Для удобства изготовления контактный наконечник проектировался из материала СТ20 с круглым стержнем диаметром d 1,5 мм (см. фиг. 5). The transducer connected to the flaw detector was mounted vertically on the surface of the cell block, and a search was made for the resonant frequency of the system, which amounted to 3.5 kHz. Then, the contact tip made of corundum ceramic was removed from the converter. Weighing showed that its weight is 0.5 g; therefore, the total mass of the new contact tip should be 0.5 g. The diameter of the measuring piezoelectric element was 10 mm. For ease of manufacture, the contact tip was designed from CT20 with a round rod with a diameter of d 1.5 mm (see Fig. 5).

Известно, что в круглых стержнях ультразвуковые изгибные колебания распространяются со скоростью (cм. Бергман Л. Ультразвук и его применение в технике. М. Иностранная литература, 1957, с. 342), где d диаметр стержня, f частота ультразвуковых колебаний, Е модель Юнга для материала стержня, ρo плотность материала стержня.It is known that in round rods, ultrasonic bending vibrations propagate with speed (see Bergman L. Ultrasound and its application in technology. M. Foreign Literature, 1957, p. 342), where d is the diameter of the rod, f is the frequency of ultrasonic vibrations, E Young's model for bar material, ρ o the density of the bar material.

Так как длина стержня l выбирается из условия l=(2n+1)λ/4, можно записать:

Figure 00000031

Figure 00000032

Figure 00000033

Так как минимальные потери энергии колебаний стержнем обеспечиваются его минимальной длиной, было выбрано n 0, тогда
Figure 00000034
, где
d 1,5 мм 0,15 см,
f 3,5 кГц 3500 Гц,
Е 20,4•10 2,04•1012 дин/см2,
ρo 7,8 • 103 кг/м3 7,8 см3,
(см. Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М. Металлургия, 1985, с, 54).Since the length of the rod l is selected from the condition l = (2n + 1) λ / 4, we can write:
Figure 00000031

Figure 00000032

Figure 00000033

Since the minimum energy loss of vibrations of the rod is provided by its minimum length, n 0 was chosen, then
Figure 00000034
where
d 1.5 mm 0.15 cm
f 3.5 kHz 3500 Hz,
E 20.4 • 10 2.04 • 10 12 dyne / cm 2 ,
ρ o 7.8 • 10 3 kg / m 3 7.8 cm 3 ,
(see. Vybornov B.I. Ultrasonic flaw detection. M. Metallurgy, 1985, p. 54).

Figure 00000035
.
Figure 00000035
.

С учетом того, что сотовая ячейка представляет собой круглый капилляр, и для повышения технологичности контроля наконечник стержня проектировался в виде конуса высотой S 2 мм с углом наклона относительно оси стержня β 45o.Given the fact that the honeycomb is a round capillary, and to increase the manufacturability of control, the tip of the rod was designed in the form of a cone with a height of S 2 mm with an angle of inclination relative to the axis of the rod β 45 o .

Таким образом, масса стержня определялась из условия:
m1= (Vк+Vу)ρ, где, где

Figure 00000036
объем конусной части стержня,
Figure 00000037
объем цилиндрической части стержня
Figure 00000038
,
Figure 00000039

С учетом того, что диаметр дискового элемента должен быть равен диаметру измерительного пьезоэлемента, был выбран D 10 мм и определено сечение дискового элемента
Figure 00000040

где m 0,5 г масса корундового контактного наконечника, которая соответствует массе инерционной нагрузки компенсационного пьезоэлемента.Thus, the mass of the rod was determined from the condition:
m 1 = (V к + V у ) ρ, where, where
Figure 00000036
the volume of the conical part of the rod,
Figure 00000037
the volume of the cylindrical part of the rod
Figure 00000038
,
Figure 00000039

Considering that the diameter of the disk element must be equal to the diameter of the measuring piezoelectric element, D 10 mm was selected and the cross section of the disk element was determined
Figure 00000040

where m 0.5 g is the mass of corundum contact tip, which corresponds to the mass of the inertial load of the compensation piezoelectric element.

Figure 00000041

Изготовленный по соответствующим расчетам контактный наконечник при помощи эпоксидного клея приклеивался к измерительному пьезоэлементу преобразователя ПАДИ-5 взамен корундового наконечника. Затем исследовалась возможность контроля наличия непропая на описанном выше образце при помощи серийного преобразователя ПАДИ-5 (маркировка ПЭПОО) и ПАДИ-5 с контактным наконечником по предлагаемому техническому решению (маркировка ПЭП15) в комплекте с дефектоскопом АД-40И.
Figure 00000041

The contact tip, made according to the corresponding calculations, was glued to the measuring piezoelectric element of the PADI-5 transducer instead of corundum tip using epoxy glue. Then, the possibility of monitoring the presence of non-solder on the sample described above was investigated using the PADI-5 serial converter (PEPOO marking) and PADI-5 with a contact tip according to the proposed technical solution (PEP15 marking) complete with AD-40I flaw detector.

Настройка дефектоскопа и контроль образца для каждого преобразователя проводились в резонансном режиме по известной технологии. Шаг сканирования был выбран равным 5 мм. При помощи ПЭП00 образец контролировался со стороны подложки и сотоблока с его вертикальной установкой (α=90°), а также со стороны сотоблока с установкой ПЭП00 на его край под углом α=30°. При помощи ПЭП15 образец контролировался со стороны сотоблока с установкой ПЭП15 под углом α=30° (см. фиг. 1).Flaw detector setup and sample control for each transducer were carried out in resonance mode using known technology. The scanning step was chosen equal to 5 mm. Using PEP00, the sample was controlled from the side of the substrate and the honeycomb with its vertical installation (α = 90 ° ), as well as from the side of the honeycomb with the installation of PEP00 on its edge at an angle α = 30 ° . Using PEP15, the sample was monitored from the side of the honeycomb with the PEP15 installation at an angle α = 30 ° (see Fig. 1).

На основании анализа полученных результатов можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обеспечивает контроль сотовых уплотнений в односторонних сотовых конструкциях с максимальной чувствительностью. Based on the analysis of the results obtained, it can be concluded that the proposed technical solution provides control of cell seals in one-sided honeycomb structures with maximum sensitivity.

Использование предлагаемого технического решения позволит:
1) осуществлять контроль качества пайки сотовых конструкций с любым сечением подложки за счет создания в сотоблоке возмущающих сил в двух взаимно перпендикулярных направлениях;
2) осуществлять контроль качества пайки сотовых конструкций с любой конфигурацией подложки за счет нагружения сотовых конструкций со стороны сотоблока.
Using the proposed technical solution will allow:
1) to control the quality of soldering of honeycomb structures with any cross-section of the substrate due to the creation of disturbing forces in the honeycomb in two mutually perpendicular directions;
2) to carry out quality control of the soldering of honeycomb structures with any configuration of the substrate due to the loading of honeycomb structures from the side of the honeycomb.

Claims (1)

Акустический импедансный способ контроля качества паяных и клеевых соединений с торцами сот в односторонних сотовых конструкциях, заключающийся в том, что совмещенный импедансный преобразователь прижимают к контролируемому объекту, возбуждают в системе преобразователь объект упругие колебания, измеряют амплитуду принятого сигнала и по ее величине определяют дефектность изделия, отличающийся тем, что преобразователь прижимают со стороны сотовой конструкции под углом α < 90° относительно ее плоскости и в сотовой конструкции создают возмущающие силы в двух взаимно перпендикулярных направлениях.The acoustic impedance method of controlling the quality of soldered and adhesive joints with the ends of the cells in one-sided honeycomb structures is that the combined impedance transducer is pressed against the controlled object, the object oscillates in the transducer system, the amplitude of the received signal is measured, and the defectiveness of the product is determined by its value, characterized in that the transducer is pressed against the part of the honeycomb structure at an angle α <90 ° relative to its plane and to create a cellular structure zmuschayuschie forces in two mutually perpendicular directions.
SU5039097 1992-04-21 1992-04-21 Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures RU2069362C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5039097 RU2069362C1 (en) 1992-04-21 1992-04-21 Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5039097 RU2069362C1 (en) 1992-04-21 1992-04-21 Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2069362C1 true RU2069362C1 (en) 1996-11-20

Family

ID=21602686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5039097 RU2069362C1 (en) 1992-04-21 1992-04-21 Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2069362C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112147218A (en) * 2019-06-28 2020-12-29 中国商用飞机有限责任公司 Air coupling ultrasonic detection method for vertical honeycomb splicing interface

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 792136, кл. G 01N 29/16, 1981. 2. Дефектоскоп. - 1974, N 3, с. 71 - 74. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112147218A (en) * 2019-06-28 2020-12-29 中国商用飞机有限责任公司 Air coupling ultrasonic detection method for vertical honeycomb splicing interface
CN112147218B (en) * 2019-06-28 2021-12-07 中国商用飞机有限责任公司 Air coupling ultrasonic detection method for vertical honeycomb splicing interface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lanza di Scalea et al. Propagation of ultrasonic guided waves in lap-shear adhesive joints: case of incident A 0 Lamb wave
Adams et al. Nondestructive testing of adhesively-bonded joints
Clorennec et al. Laser ultrasonic inspection of plates using zero-group velocity lamb modes
Guyott et al. The ultrasonic vibration characteristics of adhesive joints
Na et al. Lamb waves for detecting delamination between steel bars and concrete
EP0501976B1 (en) Rheometer
Hassan et al. On the low-frequency oscillation of a fluid layer between two elastic plates
Nicassio et al. Non-linear lamb waves for locating defects in single-lap joints
Ben et al. Damping measurement in composite materials using combined finite element and frequency response method
EP1141696B1 (en) Method and apparatus for cure monitoring
RU2069362C1 (en) Acoustic impedance method of inspection of soldered and adhesive joints of coverings with butt of honeycombs in single-side honeycomb structures
Campos-Pozuelo et al. Comparative study of the nonlinear behavior of fatigued and intact samples of metallic alloys
Kline et al. Nondestructive evaluation of adhesively bonded joints
Dewhurst et al. The performance of thick piezoelectric transducers as wide-band ultrasonic detectors
Pollock Stress-wave emission—a new tool for industry
JP2004012149A (en) Liquid physical property measuring apparatus
US3867836A (en) Crack detection apparatus and method
RU2037819C1 (en) Method for carrying out quality control of articles made of reinforced material
JP2002168841A (en) Device for inspecting exfoliation in composite plate interface
Haus et al. Micro Os-cillator as Integrable Sensor for Structure-Borne Ultrasound. 2021, 3, x
Adams P. CAWLEY
SU864114A1 (en) Method of exciting shear waves in articles
Crecraft et al. Ultrasonic evaluation of electrical resistance spot welds
Gautam et al. Lamb Wave-based Non-destructive Evaluation in Thin Section Lap Joint of Friction Stir Welding
SU855485A1 (en) Method of ultrasonic checking of articles