RU2760487C1 - Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements - Google Patents
Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760487C1 RU2760487C1 RU2021111128A RU2021111128A RU2760487C1 RU 2760487 C1 RU2760487 C1 RU 2760487C1 RU 2021111128 A RU2021111128 A RU 2021111128A RU 2021111128 A RU2021111128 A RU 2021111128A RU 2760487 C1 RU2760487 C1 RU 2760487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic
- vertically oriented
- height
- defect
- aircraft structural
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля сплошности стеклокерамических материалов и служит для измерения высоты вертикально ориентированных плоских дефектов (трещин) с целью определения возможности их механической выборки.The invention relates to the field of non-destructive testing of the continuity of glass-ceramic materials and serves to measure the height of vertically oriented flat defects (cracks) in order to determine the possibility of their mechanical sampling.
Известен способ измерения условной высоты вертикально ориентированных плоских дефектов (трещин) в сварном соединении металлов ультразвуковым методом (ГОСТ Р 55724-2013. Контроль неразрушающий. Соединения сварные). Условную высоту трещины ΔН определяют как разность измеренных значений глубины расположения трещины 2 в крайних положениях ультразвукового преобразователя 3, перемещаемого в плоскости падения ультразвукового луча. Условную высоту трещины 2 измеряют в сечении сварного соединения 1, где эхо-сигнал от трещины 2 имеет наибольшую амплитуду 4, а также в сечениях, расположенных на расстояниях, указанных в технологической документации на контроль. Точность измерения высоты трещины 2 в данном методе определяется точностью положений ΔХ ультразвукового преобразователя 3 и точностью измерения уровня амплитуды ультразвукового сигнала, принятого за начало и окончание трещины 2. A known method of measuring the nominal height of vertically oriented flat defects (cracks) in a welded joint of metals by the ultrasonic method (GOST R 55724-2013. Non-destructive testing. Welded joints). The conditional height of the crack ΔН is determined as the difference between the measured values of the depth of the location of the
Реализация данного способа иллюстрируется на фиг.1. Схема измерения условной высоты трещины в сварном соединении по ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные», где ΔН – условная высота трещины, ΔХ – расстояние между крайними положениями ультразвукового преобразователя.The implementation of this method is illustrated in Fig. 1. Scheme for measuring the conditional height of a crack in a welded joint in accordance with GOST R 55724-2013 “Non-destructive testing. Welded joints ", where ΔН is the conditional height of the crack, ΔХ is the distance between the extreme positions of the ultrasonic transducer.
Недостаток указанного способа измерения высоты трещины заключается в условном (неточном) измерении высоты трещины, а также применение данного способа для контроля толстостенных сварных соединений. The disadvantage of this method for measuring the height of a crack lies in the conditional (inaccurate) measurement of the height of the crack, as well as the use of this method for testing thick-walled welded joints.
Известен способ измерения высоты вертикально ориентированных плоских дефектов (трещин) при помощи дифракции первого рода ультразвуковых волн на краю трещины в металлах (Н.П. Алешин, В.П. Белый и др. Метод акустического контроля металлов. – М. Машиностроение, - 1989, 456 с.). При падении поперечной ультразвуковой волны 5 от наклонного ультразвукового преобразователя 6, расположенного на металлическом изделии 1, на трещину 2 вокруг нее могут возникать волны различного происхождения. В соответствии с первым законом дифракции дифракционное поле образуется только теми лучами, которые падают на острый край, следовательно, чем больше высота трещины 2, тем большая часть ультразвуковой волны поперечной 5 будет переходить в ультразвуковую волну продольную 4. Таким образом, измеряя амплитуду ультразвуковой волны продольной 4, дифрагированной из ультразвуковой волны поперечной 5, принимая ее при помощи прямого преобразователя 3, можно определить высоту трещины 2. A known method of measuring the height of vertically oriented flat defects (cracks) using the diffraction of the first kind of ultrasonic waves at the edge of a crack in metals (NP Aleshin, VP Bely, etc. Method of acoustic control of metals. - M. Mechanical Engineering, - 1989 , 456 s.). When a transverse
Реализация данного способа иллюстрируется на фиг.2. Функциональная схема измерения высоты трещины при помощи дифракции поперечной ультразвуковой волны по Н.П. Алешину, В.П. Белому и др. «Метод акустического контроля металлов».The implementation of this method is illustrated in Fig. 2. Functional diagram of crack height measurement using transverse ultrasonic wave diffraction according to N.P. Alyoshin, V.P. Bely and others. "The method of acoustic control of metals."
Недостаток данного способа заключается в том, что требуется наличие двух ультразвуковых преобразователей – излучающего наклонного ультразвукового преобразователя и приемного прямого ультразвукового преобразователя. Кроме того, необходимо точно позиционировать приемный ультразвуковой преобразователь над трещиной, расположенной с противоположной стороны изделия, что сделать достаточно трудно.The disadvantage of this method is that it requires two ultrasonic transducers - an emitting oblique ultrasonic transducer and a receiving direct ultrasonic transducer. In addition, it is necessary to accurately position the receiving ultrasonic transducer over the crack located on the opposite side of the product, which is quite difficult to do.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является ультразвуковой способ контроля изделий на наличие вертикально ориентированных плоскостных дефектов (А. с. СССР №1441299 А1, МПК G01N 29/04, опубл. 30.11.1988), в котором при помощи прямого совмещенного ультразвукового преобразователя возбуждают в изделии импульсы продольных ультразвуковых колебаний (волн) в направлении, совпадающем с плоскостью вертикально ориентированного плоскостного дефекта, принимают этим же ультразвуковым преобразователем отраженные донной поверхностью ультразвуковые волны, измеряют их параметры и с их помощью определяют характеристики дефекта. С целью повышения точности определения высоты вертикально ориентированного плоскостного дефекта, в качестве измеряемого параметра используют разность времен между временем распространения отраженных от донной поверхности продольных ультразвуковых колебаний и временем распространения трансформированных на дефекте продольных ультразвуковых колебаний. Высоту вертикально ориентированного плоскостного дефекта определяют по измеренной разности времен прихода ультразвуковых колебаний. Также по амплитуде отраженных донной поверхностью изделия трансформированных колебаний определяют наличие дефекта.The closest in technical essence (prototype) is an ultrasonic method for inspecting products for the presence of vertically oriented planar defects (USSR AS No. 1441299 A1, IPC G01N 29/04, publ. 30.11.1988), in which using a direct combined ultrasonic transducer excite the pulses of longitudinal ultrasonic vibrations (waves) in the product in the direction coinciding with the plane of the vertically oriented planar defect, receive the ultrasonic waves reflected by the bottom surface with the same ultrasonic transducer, measure their parameters and use them to determine the characteristics of the defect. In order to improve the accuracy of determining the height of a vertically oriented planar defect, the time difference between the propagation time of longitudinal ultrasonic vibrations reflected from the bottom surface and the propagation time of longitudinal ultrasonic vibrations transformed on the defect is used as a measured parameter. The height of a vertically oriented planar defect is determined by the measured difference in the arrival times of ultrasonic vibrations. Also, the presence of a defect is determined by the amplitude of the transformed vibrations reflected by the bottom surface of the product.
Недостатком указанного способа, взятого в качестве прототипа, является неточное измерение разности времени распространения отраженных от донной поверхности продольных ультразвуковых колебаний и времени распространения, трансформированных на дефекте продольных ультразвуковых колебаний в тонких изделиях, из-за высокой скорости продольных ультразвуковых колебаний в стеклокерамических материалах и их малой толщины.The disadvantage of this method, taken as a prototype, is the inaccurate measurement of the difference in the propagation time of longitudinal ultrasonic vibrations reflected from the bottom surface and the propagation time, transformed on the defect of longitudinal ultrasonic vibrations in thin products, due to the high speed of longitudinal ultrasonic vibrations in glass-ceramic materials and their low thickness.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности измерения высоты вертикально ориентированных плоскостных дефектов в стеклокерамических материалах элементов конструкций летательных аппаратов.The technical result of the proposed invention is to improve the accuracy of measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен ультразвуковой способ измерения высоты вертикально ориентированных плоскостных дефектов в стеклокерамических материалах элементов конструкций летательных аппаратов, заключающийся в том, что ультразвуковыми волнами при помощи прямого совмещенного ультразвукового преобразователя возбуждают в изделии импульсы продольных ультразвуковых колебаний в направлении, совпадающем с плоскостью дефекта, и принимают отраженные донной поверхностью изделия ультразвуковые колебания, отличающийся тем, что с целью увеличения точности измерения вычисляют отношение амплитуды отраженной от донной поверхности ультразвуковой продольной волны, прошедшей через вертикально ориентированный плоскостной дефект (трещину) элемента конструкции летательного аппарата, к амплитуде отраженной от донной поверхности ультразвуковой продольной волны, прошедшей через область элемента конструкции летательного аппарата без дефекта, для проведения измерений применяются ультразвуковые волны в диапазоне частот от 10 МГц до 20 МГц.The specified technical result is achieved by the fact that an ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements is proposed, which consists in the fact that ultrasonic waves using a direct combined ultrasonic transducer excite pulses of longitudinal ultrasonic vibrations in the product in the direction coinciding with the plane defect, and take ultrasonic vibrations reflected by the bottom surface of the product, characterized in that in order to increase the measurement accuracy, the ratio of the amplitude of the ultrasonic longitudinal wave reflected from the bottom surface, transmitted through a vertically oriented planar defect (crack) of an aircraft structural element, to the amplitude reflected from the bottom is calculated the surface of an ultrasonic longitudinal wave that has passed through the area of an aircraft structural element without a defect is used for measurements. ultrasonic waves in the frequency range from 10 MHz to 20 MHz.
Пример реализации предполагаемого способа иллюстрируется на фиг. 3, 4.An example of implementation of the proposed method is illustrated in Fig. 3, 4.
На фиг. 3а представлена функциональная схема измерения высоты ориентированных плоскостных дефектов при помощи дифракции продольной ультразвуковой волны. FIG. 3a shows a functional diagram of measuring the height of oriented planar defects using longitudinal ultrasonic wave diffraction.
В предложенном способе измерения высоты вертикально ориентированных плоскостных дефектов (трещин) 2 ультразвуковые продольные волны посредством прямого совмещенного ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 3 вводят в стеклокерамический материал элемента 1 конструкции летательного аппарата, причем прямой совмещенный ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 3 фиксируется над вертикально ориентированным плоскостным дефектом (трещиной) 2, ультразвуковая продольная волна 4 распространяется вдоль вертикально ориентированного плоскостного дефекта 2, претерпевает дифракцию, отражается от донной поверхности элемента 1 конструкции летательного аппарата и возвращается по траектории 5 на этот же прямой совмещенный ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 3. На ультразвуковом дефектоскопе 6, подключенном к прямому совмещенному ультразвуковому пьезоэлектрическому преобразователю 3, фиксируется амплитуда ультразвуковой продольной волны, возвратившейся по траектории 5. In the proposed method for measuring the height of vertically oriented plane defects (cracks) 2, ultrasonic longitudinal waves by means of a direct aligned ultrasonic
Затем прямой совмещенный ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь 3 переставляется в бездефектную область (фиг. 3б) стеклокерамического материала элемента 1 конструкции летательного аппарата. На ультразвуковом дефектоскопе 6 фиксируется амплитуда продольной ультразвуковой волны, отраженной от донной поверхности по траектории 5. Вычисляется отношение амплитуды ультразвуковой продольной волны, прошедшей вдоль плоскостного дефекта и отраженной от донной поверхности (фиг. 3а), к амплитуде ультразвуковой волны прошедшей через бездефектную область (фиг. 3б) материала элемента 1 конструкции летательного аппарата и отраженной от донной поверхности. Then the direct aligned ultrasonic
На основании экспериментальных исследований построена графическая зависимость отношения амплитуд продольных ультразвуковых волн, прошедших через вертикально ориентированный плоскостной дефект и через бездефектный материал от высоты вертикально ориентированного плоскостного дефекта. При проведении экспериментов высота вертикально ориентированного плоскостного дефекта измерялась рентгеновским методом.On the basis of experimental studies, a graphical dependence of the ratio of the amplitudes of longitudinal ultrasonic waves transmitted through a vertically oriented planar defect and through a defect-free material on the height of a vertically oriented planar defect has been constructed. During the experiments, the height of a vertically oriented planar defect was measured by the X-ray method.
На фиг. 4 представлена графическая зависимость отношения амплитуд ультразвуковых волн от высоты вертикально ориентированного плоскостного дефекта, гдеFIG. 4 shows a graphical dependence of the ratio of the amplitudes of ultrasonic waves on the height of a vertically oriented planar defect, where
Атр – амплитуда ультразвуковой волны, прошедшей через стеклокерамический материал с вертикально ориентированный плоскостной дефект и отраженной от донной поверхности (ДБ);And tr - the amplitude of the ultrasonic wave, passed through the glass-ceramic material with a vertically oriented planar defect and reflected from the bottom surface (DB);
А – амплитуда ультразвуковой волны, прошедшей через стеклокерамический материал и отраженной от донной поверхности (ДБ).A is the amplitude of the ultrasonic wave that passed through the glass-ceramic material and reflected from the bottom surface (DB).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111128A RU2760487C1 (en) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111128A RU2760487C1 (en) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760487C1 true RU2760487C1 (en) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021111128A RU2760487C1 (en) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760487C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814126C1 (en) * | 2023-03-07 | 2024-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | Method for determining depth of folds in products made of fibreglass materials using ultrasonic waves |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5929349A (en) * | 1997-08-22 | 1999-07-27 | Shell Oil Company | Inspection tool for measuring wall thickness of underground storage tanks |
RU2176624C1 (en) * | 2001-03-29 | 2001-12-10 | Меркулов Юрий Юрьевич | Glass ceramic, method of preparing thereof and protective structure based thereon |
-
2021
- 2021-04-20 RU RU2021111128A patent/RU2760487C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5929349A (en) * | 1997-08-22 | 1999-07-27 | Shell Oil Company | Inspection tool for measuring wall thickness of underground storage tanks |
RU2176624C1 (en) * | 2001-03-29 | 2001-12-10 | Меркулов Юрий Юрьевич | Glass ceramic, method of preparing thereof and protective structure based thereon |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
V.V. Klyuev et al., Non-destructive testing and diagnostics, Mashinostroenie Publishing House, CJSC NIIIN MNPO Spektr, 2002, p. 214. * |
Yu.V. Kazakov et al., Welding and cutting of materials, Moscow, Publishing Center "Academy", 2003, p. 351. * |
В.В.Клюев и др., Неразрушающий контроль и диагностика, Издательство "Машиностроение", ЗАО "НИИИН МНПО "Спектр", 2002, стр. 214. Ю.В.Казаков и др., Сварка и резка материалов, Москва, Издательский центр "Академия", 2003, стр. 351. М.В.Шахматов и др., Работоспособность и неразрушающий контроль сварных соединений с дефектами, Центр научно-технической информации г. Челябинск, 2000, стр. 173, 174, 181-183. * |
ГОСТ Р 50.05.05-2018. ГОСТ EN 1748-2-1-2016. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814130C1 (en) * | 2023-03-02 | 2024-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | Ultrasonic method for measuring height of vertically oriented planar defects in quartz ceramics |
RU2814126C1 (en) * | 2023-03-07 | 2024-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | Method for determining depth of folds in products made of fibreglass materials using ultrasonic waves |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101134431B1 (en) | Ultrasonic scanning device and method | |
Clorennec et al. | Laser ultrasonic inspection of plates using zero-group velocity lamb modes | |
KR101163554B1 (en) | Calibration block for phased-array ultrasonic inspection and verification | |
KR20100045284A (en) | Calibration block (reference block) and calibration procedure for phased-array ultrasonic inspection | |
KR20070065934A (en) | Apparatus and method for crack length evaluation by phased array ultrasonic | |
KR20100124238A (en) | Calibration block (reference block) and calibration procedure for phased-array ultrasonic inspection | |
RU2760487C1 (en) | Ultrasonic method for measuring the height of vertically oriented planar defects in glass-ceramic materials of aircraft structural elements | |
JP5672725B2 (en) | SH wave generation method and ultrasonic measurement method | |
Birring | Sizing Discontinuities by Ultrasonics | |
RU2814130C1 (en) | Ultrasonic method for measuring height of vertically oriented planar defects in quartz ceramics | |
JP3761883B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method | |
RU2596242C1 (en) | Method for ultrasonic inspection | |
RU2789244C1 (en) | Method for ultrasonic control of the surface of quartz ceramic products for the presence of scratches | |
RU2397489C1 (en) | Ultrasonic flaw detection device and ultrasonic flaw detection method | |
JIANG et al. | Simulation of modified absolute arrival time technique for measuring surface breaking cracks | |
Baby et al. | Ultrasonic sizing of embedded vertical cracks in ferritic steel welds | |
Riahi et al. | Substitution of the time-of-flight diffraction technique for nondestructive testing of welds and thick layers of steel: A comparative investigation | |
JP4761147B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
RU2791670C1 (en) | Method for checking quality of acoustic contact between ultrasonic transducer and ceramic product during ultrasonic flaw detection | |
Bagheri et al. | A Novel Method for Ultrasonic Evaluation of Horizontal Defects Using Time-of-Flight Diffraction | |
RU2788337C1 (en) | Method for controlling the depth of defects of the “fold” type in products made of fiberglass materials by ultrasonic method | |
Chen et al. | Characteristics of Wave Propagation in Austenitic Stainless Steel Welds and Its Application in Ultrasonic TOFD Testing | |
RU2787645C1 (en) | Method for non-destructive testing of ceramic products by ultrasonic method | |
RU2739385C1 (en) | Soldered joints ultrasonic testing method | |
RU2488108C2 (en) | Method of ultrasonic control of butt, lap and tee welds of thin-walled pipes of small diameter |