Дефектоскопы на фазированных решетках
Неразрушающий контроль изделий и заготовок из металлов и композиционных материалов в производстве летательных аппаратов широко используется при их изготовлении и в эксплуатации. Наибольшую популярность и максимальную эффективность среди методов НК завоевал ультразвуковой контроль (УЗ). Это метод основанный на распространении акустических колебаний и волн УЗ-диапазона частот в твердых конструкционных материалах и влиянии на параметры этих колебаний свойств материалов и их внутренней структуры.
Для УЗ-контроля различных объектов используют УЗ-дефектоскопы общего применения, а также специализированные, конфигурация которых была оптимизирована для контроля специфических объектов. Процесс УЗ-контроля методически хорошо и подробно описан, создано множество нормативных документов для контроля разных объектов как металлических, так и из композиционных материалов. Однако во многих случаях традиционный УЗ-контроль в авиационной промышленности не удовлетворяет современным требованиям по чувствительности к дефектам материалов и изделий, достоверности их обнаружения, производительности контроля и другим показателям.
Ультразвуковой контроль фазированными решетками имеет преимущества перед обычным УЗК. Можно изменять угол наклона луча и фокусировку. Различные углы ввода управляемого многоэлементного датчика увеличивают вероятность обнаружения дефектов. Регулируемая геометрия эхо-сигналов минимизирует ложные индикации. Фазированные решетки позволяют обследовать геометрически сложные детали без необходимости перемещения объекта или датчика. Быстрое получение реальных изображений положения и размеров обнаруженных дефектов. ФР — это не волшебное решение всех проблем в дефектоскопии, а всего лишь инструмент, позволяющий экономить ваше время и деньги за счёт быстрого и точного контроля. Тут кстати можно купить дефектоскопы на фазированных решетках недорого.
Фазированные решетки представляют собой набор нескольких пьезоэлементов, конструктивно объединенных в одном корпусе преобразователя. Физический принцип работы фазированных решеток в составе УЗ-дефектоскопа заключается в генерации УЗ-волн всеми пьезоэлементами, которые в комплексе формируют УЗ-пучок. Электронное управление углом ввода УЗ-пучка и анализ отраженных эхосигналов позволяют в режиме реального времени формировать на экране дефектоскопа S-скан, в виде двумерного изображения сечения.
S-скан не только предоставляет оператору наглядную информацию о расположении и координатах дефектов, но и позволяет во многих случаях измерять их реальные размеры. УЗ-пучок от преобразователя типа фазированной решетки может быть направлен под различными углами и сфокусирован на любой глубине, что значительно повышает достоверность обнаружения разно расположенных дефектов.
Методика контроля дефектоскопом с фазированными решетками и S-сканом более проста в сравнении с традиционными методиками (рис. 2). Например, при контроле сварного шва совсем не обязательно сканировать преобразователем возвратно-поступательно от шва и обратно к шву. Обычный наклонный УЗ-преобразователь излучает узконаправленный луч в сторону шва и принимает отраженные импульсы также с очень острой диаграммой направленности. Поэтому для поиска дефектов оператор вынужден перемещать преобразователь так, чтобы по возможности «просветить» все сечение шва.
При этом используется как прямой луч, так и отраженный от донной поверхности. И задача оператора усложняется необходимостью ясно представлять траекторию распространения УЗ-импульсов в объекте контроля при всех положениях преобразователя.
При контроле преобразователем с фазированной решеткой за счет широкого УЗ-пучка он способен покрыть все сечение шва из одного положения. Перемещение преобразователя к шву и от него приводит только к смещению изображения на экране прибора. Поэтому достаточно просто установить преобразователь по возможности как можно ближе к валику усиления (для более полного облучения обследуемого сечения шва) и анализировать полученные данные на S-скане. А затем уже перемещать преобразователь вдоль шва и анализировать соседнее сечение.
Информация о контролируемом объекте, кроме S-скана, также предоставляется и в виде классической амплитуды колебаний. Поэтому браковочные критерии при проведении контроля фазированными решетками аналогичны критериям традиционной УЗ-дефектоскопии.
