1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z możliwościami zastosowania ultradźwięków w nieniszczących metodach badań.

W zakres ćwiczenia wchodzi zapoznanie się z obsługą oprogramowania defektoskopu ultradźwiękowego typu UMT-12, poznanie prostych metod pomiaru prędkości fal i podstawowych sposobów wykrywania wad oraz określenie stałych materiałowych (E, ν).

2. Opis stanowiska badawczego

Do wykonania ćwiczenia niezbędne są: komputer, karta pomiarowa dostosowana do obsługi defektoskopu UMT-12, głowice ultradźwiękowe na fale poprzeczne i podłużne oraz wzornik W1 do kalibracji defektoskopu.

3. Przebieg realizacji eksperymentu

• Kalibracja głowicy na próbce wzorcowej W1

• Zmierzyć prędkość fali podłużnej metodą różnicową i nieróżnicową

• Odczytać wyniki z obrazu na monitorze

• Powtórzyć powyższe czynności dla pomiaru fal poprzecznych

• Wyliczyć stałe materiałowe (E, ν)

1. Prezentacja i analiza wyników badań

Do pomiaru prędkości fal podłużnych została użyta głowica jednoprzetwornikowa INCO M04 2L 0^o 10C o częstotliwości drgań własnych 2 [MHz] i kącie złamania 0^o.

Kalibracja głowicy została przeprowadzona na wzorcu W1 metodą echa. Kalibracja polegała na sprawdzeniu wysokości wzorca po uprzednim dostosowaniu ustawień programu do rodzaju głowicy oraz metody pomiaru. Znana wysokość płyty wzorcowej wynosiła 100 [mm]. Dwukrotnie wykonany pomiar dał dwa razy wynik 100,32 [mm].

Prędkość rozchodzenia się fali podłużnej (badana metodą echa) odczytana z wykresu wyniosła: 5921,05 [m/s].

Do pomiaru prędkości fal poprzecznych została użyta głowica 2T 0^o 10C. Kalibrację przeprowadzono jak poprzednio.

Prędkość rozchodzenia się fali poprzecznej (badana metodą echa) odczytana z wykresu wyniosła: 3260 [m/s].

Schemat pomiaru prędkości fali metodą echa

Ponadto wykonano pomiar grubości próbki wzorcowej metodą przepuszczaniu (z użyciem głowic nadawczej i odbiorczej). Znana grubość wzorca wynosiła 25 [mm]. Pomiar dał wynik 25,41 [mm].

Schemat badania grubości materiału metodą przepuszczania

Wyliczenie stałych materiałowych dla badanej próbki stalowej. ρ=7,81 [g/cm³].

Wykonana została także detekcja wad materiału w postaci otworów. Jeden z otworów był na tyle duży, iż fala została rozproszona i nie wróciła do głowicy w postaci echa. Drugi otwór, mniejszy, położony w odległosci 15 [mm] od brzegu próbki został wykryty a odczytana z monitora jego odległość od brzegu wyniosła 15 [mm].

5. Wnioski

• Metody ultradźwiękowe badania materiałów są dość kłopotliwe w zastosowaniu ze względu na konieczność posiadania odpowiedniego sprzętu (komplet głowic) oraz doświadczenia w interpretacji wyników

• Badania były przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych, bez żadnych zakłóceń stąd wyniki były miarodajne i jednoznaczne; w warunkach „polowych” interpretacja wyników mogłaby być bardzo trudna lub wręcz niemożliwa

• Pomimo powyższych wad metoda ta spełnia swoje zadanie pozwalając wykryć wady, zmierzyć wymiary oraz określić stałe materiałowe

• Oprócz metody ultradźwiękowej do badań nieniszczących wykorzystywane są także inne metody jak np. metoda fal Roentgena, która jest dużo lepsza gdyż nie pozostawia miejsca na interpretację i pozwala na uzyskanie dokładnego obrazu wady w materiale w postaci zdjęcia

• Powierzchniowe szczeliny niewidoczne gołym okiem uwidaczniają się po pokryciu powierzchni materiału cieczą o małym napięciu powierzchniowym, która wnika w szczeliny sprawiając , że stają się widoczne

• Inną metodą wykrycia szczelin nie tylko na powierzchni ale także tuż pod nią jest umieszczenie materiału w polu magnetycznym i pokrycie jego powierzchni bardzo drobnymi opiłkami żelaza, które pod wpływem pola układają się wzdłuż szczelin; w zależności od kierunku linii sił pola magnetycznego można wykryć szczeliny wzdłyuż lub w poprzek próbki

---