Система для иммерсионного ультразвукового контроля

Суть метода
 

В основе иммерсионного контроля лежит высокоточный автоматизированный комплекс. Объект и ультразвуковой сканер погружаются в резервуар с идеально очищенной водой, выполняющей роль акустического проводника. Роботизированный манипулятор с ювелирной точностью перемещает датчик, в то время как мощное ПО в реальном времени строит подробные карты внутренней структуры материала, выявляя мельчайшие отклонения.
 

Деталь погружается в резервуар, заполненный иммерсионной жидкостью, например фильтрованной водой. Объект надежно фиксируется на поворотном устройстве или дне ванны. Ультразвуковой преобразователь (датчик) закрепляется на манипуляторе. Манипулятор позиционирует датчик таким образом, чтобы ультразвуковой луч падал на поверхность детали под требуемым углом (чаще всего перпендикулярно).

Оператор задает программу сканирования: площадь, шаг (разрешение), скорость. Программы сканирования создаются заранее. Датчик излучает короткий ультразвуковой импульс. Импульс проходит через воду и входит в деталь, сигнал отражается от внутренних несплошностей (дефектов) и границ детали, отраженные эхо-сигналы улавливаются тем же датчиком. 

Дефектоскоп записывает амплитуду и время прихода каждого сигнала и регистрирует результаты в необходимом формате, в зависимости от задач, вплоть до 3D визуализации. Специалист анализирует полученное изображение, определяет координаты, размеры и ориентацию дефектов и на основе критериев приемки (например, стандарты ASTM, ГОСТ) выносится решение: годен/негоден. Результаты контроля сохраняются в цифровом виде и формируются в протокол испытаний для предоставления заказчику или архивирования.

Почему волна проходит через большой слой жидкости? 
 

Ключевой момент — отсутствие воздуха. В однородной жидкой среде ультразвуковая волна распространяется практически без потерь. Толщина слоя воды просто добавляет время пробега волны до детали и обратно, что легко учитывается аппаратурой. Главное — обеспечить перпендикулярность луча к поверхности детали для корректного ввода. 

Иммерсионные ПЭП
 

Каждый иммерсионный преобразователь представляет собой уникальное инженерное решение, поскольку задачи неразрушающего контроля требуют индивидуального подхода к его конструкции: количество пьезоэлементов, наличие или отсутствие фокусирующей системы, рабочие частоты и другие параметры подбираются под конкретные условия применения и системы.

Ключевой особенностью таких преобразователей является их интеграция в автоматизированные сканирующие системы, что определяет их конструкцию и выделяет в отдельную категорию продукции у любого производителя оборудования для неразрушающего контроля.

Стандартизация таких устройств отражается в специальной системе обозначений, где 2XX указывает на принадлежность к классу иммерсионных преобразователей для автоматизированных установок.
 

Стандартные иммерсионные ультразвуковые преобразователи

Выбор иммерсионной жидкости
 

Вода – самый распространенный, дешевый и безопасный вариант. Обязательное условие — дегазация и часто деионизация. 

Также иногда используют специальные жидкости: для контроля при высоких температурах, или если вода может вызвать коррозию или набухание материала (например, некоторые композиты), и если требуется очень точное согласование акустических импедансов, то в ход идут спирты, масла.

Преимущества
 

  •   Высокая повторяемость и автоматизация исключают человеческий фактор.

  •   Идеальное согласование для сложных форм объекта – жидкость заполняет все полости, обеспечивая стабильный ввод,
       а программа сканирования создается заранее на этапе подготовки системы управления.

  •   Возможность точного картографирования (С-сканы).

  •   Контроль сложной геометрии объекта.

  •   При контроле в иммерсионной ванне не требуется дополнительная подготовка поверхности до Rz 40,
       достаточная шероховатость – Rz 80.

  •   Отсутствие «мертвой» зоны – уверенный контроль приповерхностной зоны.