SU1465756A1 - Способ фотоакустического контрол па ных и сварных соединений изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю качества па ных и сварных соединений в издели х. Цель изовретени  - повьшение точности- и информативности контрол  за счет определени  и запаса прочности па ных и сварных соединений. В процессе ске нировани  издели  импульсным лазерным излучением регистрируют изменение спектра импульсов прошедших изделие акустических колебаний, вызванное наличием нёсплошностей, а также случайную двумерную функцию распределени  толщин несплопшостей соединений, по которой наход т математическое ожидание и эффективное значение переменной составл ющей этой функции. Качество соединени  определ ют по величине произведени  наеденного математического ожидани  и эффективного значени  переменной составл ющей, а запас прочности - по расчетной формуле . 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю качества па ных и сварных соединений в издели х и может быть применено при производстве и эксплуатации изделий электронной техники, радиоэлектронной аппаратуры , а также в приборостроении.

Цель изобретени  - повышение точности и информативности контрол  за счет определени  и запаса прочности па ных и сварных соединений изделий.

На фиг. I представлена блок-схема устройства, реализующего способ фотоакустического контрол  изделий; на фиг. 2 - зависимость прочности первой партии па ных соединений керамики 22хс-АМц (припой ПОС-61) от величины исходного значени  произведени  габ; на фиг. 3 - зависимость исходной и

термоциклической прочности второй партии па ных соединений керамики 22хс-ЛМц (со свинцовой прокладкой) от величины начального значени  произведени  m(j.

Устройство содержит импульсный наносекундный лазер 1 с блоком 2 питани , фокусирующее зеркало 3, контролируемый объект 4, акуст1-1ческую фильтрующую систему 5, пьезоприемник 16, предусилитель 7, детектор 8 нул , одновибратор 9, блок 10 измерени  начальной фазы сигнала, преобразователь 11 фаза - напр жение, блок 12 генераторов строчной и кадровой разверток , схему 13 управлени  опт1{ческой разверткой, блок 14 магнитоэле стри- ческих вибраторов, блок 15 аналоге05 С71 vl

СЛ

05

I3146

I цифрового преобразовател  и блок J6 Iинтерфейса, микроЭВМ 17.

Способ фотоакустического контрол  па ных и сварных соединений изделий осуществл етс  следующим образом,

Последовательно в каждом изделии эталонной партии возбуждают акусти- ческие импульсы путем облучени  поверхности издели  сфокусированным импульсным наносекундным лазерным излучением и, сканиру  излучением по поверхности издели , анализируют спектр прошедших через объект акустических сигналов, по которому определ ют и регистрируют двумерную случайную функцию распределени  толщин несплошностей t (х,у) в шве соединени  с вычислением ее математического

ременной составл ющей (5 (х,у) случайной функции t(x,y). Дл  этого сигнал с выхода преобразовател  14 фаза - напр жение поступает на блок |5 аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к блоку 16 интерфейса микроэвм 17, осуществл ю1цей

ожидани  га, Сх,у) и эффективного зна- 20 операции вычислени  т, (х,у) и Gi. (х,у)

. м. /Т f.Vь

чени  переменной составл ющей G(x, у), а также произведени  inG и,провод  прочностные и(или) циклические испытани  изделий, сопоставл ют ре- зультаты испытаний со значением указанного произведени , по величине которого оценивают качество при проведении производственного контрол  |изделий, выполненных по единой с зтав реальном масштабе времени. Результаты измерений га и б дл  каждого издели  эталонной партии занос т в таблицу , вычисл ют значение их произве- 25 дени  m -G и определ ют разрушающим способом значени  прочности путем построени  тарировочной зависимости Рр Y(raC3).

На фиг,2 представлена зависимость

ia

лонной партией технологии. Результаты ЗО прочности па ных соединений как функ- эталонных испытаний учитываютс  так-ции начальных значений произведени 

же при прогнозировании эксплуатационных свойств контролируемых изделий, ожидаемые прочностные или циклические

характеристик m иСэ . Эта зависимость

получена в результате испытаний

40 штук па ных соединений АМц-керамисвойства которых определ ют по форму- ки 22хс, выполненных по единой техно- ле . ехр-Сат+ЬсЧ-CNff .

логии (припой ПОС-61 без свинцовой прокладки).

Устройство дл  осуществлени  спо- соба работает следующим образом. Излучение лазера 1, отража сь от фокусирующего зеркала 3, освещает :поверхность контролируемого объекта 4 и генерирует в нем акустические импульсы , которые распростран ютс  через объект 4, акустическую фильтрующую систему 5, ввдел ющую продольную составл ющую акустического импульса, который возбуждает в пьезоприемни ке 6 свободные затухающие акустические колебани . Пьезоприемником 6 акустические колебани  преобразуютс  в электрические сигналы, и блок IО измер ет начальную фазу свободных колебаний с пьезоприемника 6, завис щую от спектра прошедших через объект 4 акустических импульсов, которые , в свою очередь, завис  от толщины несплошности в па ном или свар- ном соединении,

Таким образом, сканиру  по поверхности объекта 4 лазерным излучением и регистриру  распределение начальных фаз колебаний пьезоприемника, определ ют t(x,y) - двумерное распределение толщин несплошностей в шве или сварном соединении,

Далее определ ют количественные характеристики дефектов путем вычислени  математического ожидани  niiC ty) и эффективного значени  пе

ременной составл ющей (5 (х,у) случайной функции t(x,y). Дл  этого сигнал с выхода преобразовател  14 фаза - напр жение поступает на блок |5 аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к блоку 16 интерфейса микроэвм 17, осуществл ю1цей

операции вычислени  т, (х,у) и Gi. (х,у)

.Vь

в реальном масштабе времени. Результаты измерений га и б дл  каждого издели  эталонной партии занос т в таблицу , вычисл ют значение их произве- 25 дени  m -G и определ ют разрушающим способом значени  прочности путем построени  тарировочной зависимости Рр Y(raC3).

На фиг,2 представлена зависимость

ia

ЗО прочности па ных соединений как функ- ции начальных значений произведени 

характеристик m иСэ . Эта зависимость

получена в результате испытаний

40 штук па ных соединений АМц-керами ки 22хс, выполненных по единой техно-

логии (припой ПОС-61 без свинцовой прокладки).

Полученна  зависимость используетс  при производственном контроле дл 

40 отбраковки ненадежных изделий, т.е. имеющих высокие значени  призведени  шб,превышающие критерии браковки. Дл  определени  в ходе производственного контрол  запасов прочностных и цикли45 ческих свойств изделий используют эмпирическую формулу

ехр- ara+b&+CN01,

где Р. - расчетна  прочность контролируемого соединени ;

т,(х,у) - математическое ожидание

функции распределени  толщин несплошностей; эффективиое значение переменной составл кщей функции распределени  толщин несплошностей;

N число циклических воздействий на объект;

.У)

a,b - коэффициенты, опрел емьте

при эталонных испытани х; С - коэффициент, характеризующий жесткость циклических воздействий.

Коэффициенты а,Ь,с определ ютс  из результатов эталонных испытаний. Они могут быть найдены известным способом наименьших квадратов, но на практике удовлетворительную точность дает более простой метод средних.

Согласно этому методу, сумма отклонений , вычисленных по формуле от значений, полученньпс при эталонных испытани х, должна равн тьс  нулю:

ГСР тал-Р)

С помощью предлагаемого способа достигаютс  высока  достоверность прогноза прочности издели  за счет количественного измерени  распределени  и характеристик дефектов, содержащихс  в шве контактного соединени ; возможность точного установлени  кри- териев браковки, исход  из требуемой прочности соединени ; возможность определени  запасов прочности на любом этапе эксплуатации па ного или сварного соединени  при циклических воз- действи х.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ фотоакустического контрол  па ных и сварных соединений изделий, заключающийс  в том, что в контролируемом изделии в процессе сканировани  сфокусированным импульсным нано

   секундр1ым лазерным излуюиием возбуждают импульсы акустических колебаний, принимают прошедшие изделие импульсы акустических колебаний, регистрируют изменение спектра импульсов прин тых колебаний, вызванное наличием не- сплошностей, с учетом которого опре- дел ют качество па ных и сварных соединений изделий, отличающий- с   тем, что, с .целью повышени , точности и информативности -контрол  за счет определени  и запаса прочности па ных и сварных соединений издеЛИЙ , дополнительно регистрируют случайную двумерную функцию t(x,y) распределени  толщин несплошностей сое- д инений, определют математическое ожидание т,(х,у) и эффективное значение переменной составл ющейG.(x,у). этой функции, качество па ных и сварных определ ют по величине произведени  mi (х,у) ) t SI запас прочнос- Р определ ют по формуле

   .(x,y)(x,y) + +CN6(x,y)l,

   ти

   где Р - конструктивна  прочность

   издели ;

   а,Ь - коэффициенты, определенные по результатам эталонных испытаний;

   С - коэффициент, характеризующий жесткость циклических воздействий;

   N - заданное число циклических воздействий, которому подвергаетс  изделие в процессе эксплуатации.

   70

   ffjimaB Mt W