WBM - Mechanika

Semestr: II

SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM MATERIAŁOZNASTWA

TEMAT:

Badania nieniszczące

ultradźwięki

BADANIA NIENISZCZĄCE:

Badania dostarczające informacji o stanie materiałów, elementów, urządzeń, instalacji (o wadach, rozmiarach, strukturze materiału, zdolności do spełniania przewidywanych funkcji) w sposób, który nie wpływa na ich przydatność użytkową. W badaniach nieniszczących wykorzystuje się zjawiska oddziaływania pól lub ośrodków z materiałem, z którego jest wykonany przedmiot oraz bada się reakcję na przyłożone obciążenia układów złożonych, np. maszyn wirujących w czasie ich eksploatacji. W badaniach nieniszczących często stosuje się metody:

-akustyczne — ultradźwiękowe, emisji akust., drgań rezonansowych; w metodzie ultradźwiękowej (najczęściej obecnie stosowanej) wykorzystuje się zjawiska odbicia, załamania, rozpraszania i pochłaniania fal dźwiękowych przez materiał; źródłem fal jest zazwyczaj przetwornik piezoelektr.; w metodzie drgań rezonansowych badany element jest pobudzany do drgań własnych, po czym jest mierzona amplituda i częstość tych drgań; w metodzie emisji akustycznej wykorzystuje się generowanie fal sprężystych wskutek powstawania i rozwoju pęknięć bądź w wyniku gwałtowych zmian zachodzących w strukturze materiału (przemian martenzytycznych w stali, korozji). Prócz tego w badaniach nieniszczących stosuje się metody:

-radiograficzne (rentgenografia, gammagrafia, neutronoradiografia, radiometria, tomografia rentgenowska, radioskopia, fluoroskopia, fluorografia), w których wykorzystuje się zjawisko pochłaniania promieniowania (w praktyce najczęściej promieni rentgenowskich lub γ) przez materiał; promieniowanie przechodzące przez badany materiał jest pochłaniane w różnym stopniu, zależnie od struktury materiału, jego grubości, występujących wad i długości fali; po przejściu przez badany przedmiot promieniowanie jest rejestrowane zwykle na błonach fot.; inne metody badań nieniszczących:

-elektromagnetyczne (elektr., dielektryczne, magnet., prądów wirowych); penetracyjne, w których wykorzystuje się zjawisko wnikania cieczy w otwarte szczeliny powierzchniowe;

-termiczne , oparte na wykorzystaniu zjawiska przepływu ciepła i promieniowania podczerwonego;

-optyczne, najczęściej holografii optycznej.

Badania nieniszczące stosuje się do wykrywania wad (defektoskopia), wyznaczania wielkości wad materiału (pęknięć, porowatości, rozwarstwień), badania struktury materiału, pomiaru naprężeń lub odkształceń elementów; badania nieniszczące służą także do monitorowania stanu maszyn, urządzeń i instalacji (w celu wczesnego ostrzegania przed zniszczeniem lub utratą zdolności do prawidłowego funkcjonowania) poprzez m.in. analizę drgań maszyn wirujących i rozkładu temperatury, przy wykorzystaniu komputerowej techniki zbierania i przetwarzania wyników pomiarów.

Podstawy teoretyczne:

Metoda echa polega na wytworzeniu i wprowadzeniu do badanego materiału impulsów ultradźwiękowych, oraz ich odbicie (lub rozproszenie) na wadach wewnętrznych jak i na końcu badanej próbki (w wariancie z jedną sondą). Impuls ultradźwiękowy generowany jest przez sondę wypełnioną kwarcem z wykorzystaniem zjawiska piezoelektrycznego. Generowana fala dźwiękowa rozchodzi się z różną prędkością w różnych materiałach. Dla ułatwienia odczytu wskazanie można wyskalować manipulując długością fali tak, aby wykorzystać skalę oscyloskopu. Sygnał wejściowy obserwujemy zaraz na początku skali oscyloskopu. Oznacza on odbicie fali od zewnętrznej powierzchni materiału, co można zminimalizować używając oleju. Na granicy wady materiałowej mamy do czynienia ze zjawiskiem odbicia(lub rozproszenia) związane ze zmianą ośrodka rozchodzenia się fali. Jako ostatni pojawia się sygnał wyjścia z materiału.

Rys1

Rys2

Rys3

Przedmioty potrzebne do wykonania ćwiczenia:

1- Prostopadłościenny kawałek metalu (przedmiot badań);

2- Oscyloskop (w naszym przypadku przystosowany do badań materiałów przez odpowiednie wyskalowanie)

3- Sonda

4- Olej (używany w celu zapewnienia najlepszego przejścia fali na granicy sonda - metal)

Wyniki doświadczenia:

D - szerokość próbki -odczyt na skali po odbiciu fali od dna

A - wysokość próbki - odczyt na skali po odbiciu fali od dna

B1 ,B2 - odczyt na skali po odbiciu się fali od otworu

F, C -odczyt na skali po odbiciu się fali od otworu

D - średnica otworu

D=9.0 co odpowiada 55mm

Próbka I Próbka II

D=9.0 D=9.0

B1=6.6 B1=1.6

B2=1.4 B2=7.0

6.6+1.4=8.0 1.6+7.0=8.6

9.0-8.0=1.0 9.0-8.6=0.4

9.0=55mm 9.0=55mm

1.0=D 0.4=D

D=5.5mm D=2.4

A=8.6 A=5.8

F=3.6 F=2.7

C=3.6 C=2.7

3.6+3.6=7.2 2.7+2.7=5.4

8.6-7.2=1.4 5.8-5.4=0.4

8.6=35mm 5.8=35mm

1.4=D 0.4=D

D=5.7mm D=2.4

Wnioski:

• Dzięki aktywnej metodzie lokacji można wykrywać, poszukiwać oraz określać położenia obiektów za pośrednictwem analizy sygnałów odbitych od obiektów (tzw. echa) przy użyciu echosondy;

• Za pomocą wiązek ultradźwięków o małym natężeniu wykrywa się wady materiałów oraz bada jakość spawów itp.;

Ⴗ Błedy występujące w czasie pomiarów mogą być spowodowane

-warstwą oleju pomiędzy sondą a próbką

-odczytami przez różne osoby

-występowaniem martwej strefy

SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM

MATERIAŁOZNASTWA

2

A

B1

B2

D

C

F

E

---