Aneks.

Zieliński Marcin, Soja Piotr, Kania Krzysztof

Defektoskopia, Laboratorium nr 1.

Próbka	Pomiar	Seria I	Seria II	Seria III	Seria IV	Seria V	średnia [mm]	σ	Odległość między echami	Długość suwmiarką [mm]
Wzorzec	1 impuls	60	60	60	59	60	59,80	0,447		60
	1 echo	119	119	119	119	119	119,00	±1	59,20	60
	2 echo	178	179	179	179	178	178,60	0,548	59,60	60
	3 echo	238	238	238	238	238	238,00	±1	59,40	60
	4 echo	297	297	297	297	298	297,20	0,447	59,20	60
	5 echo	356	356	357	357	357	356,60	0,548	59,40	60
	Średnia	208,00	208,17	208,33	208,17	208,33	208,20	0,139	59,36	60
Al2O3	1 impuls	31	31	31	31	31	31,00	±1		48
	1 echo	67	67	66	66	66	66,40	0,548	35,40	48
	2 echo	95	96	97	97	97	96,40	0,894	30,00	48
	3 echo	133	133	132	132	133	132,60	0,548	36,20	48
	4 echo	163	163	163	164	165	163,60	0,894	31,00	48
	5 echo	195	195	194	195	195	194,80	0,447	31,20	48
	Średnia	114,00	114,17	113,83	114,17	114,50	114,13	0,247	32,76	48

D)

Tabela 1. Wyniki pomiaru położenia impulsów [mm] na lampie defektoskop

E -3

Impuls 1 – Największa amplituda i wczesne pojawienie się na ekranie oscyloskopu w połączeniu z odbiciem się od przeszkody po przebyciu drogi 45mm pozwala z całą pewnością stwierdzić, że fala która wywołała jego pojawienie się odbiła się od polimerowego wprasowanego krążka. Jej droga biegła od źródła do krążka i z powrotem

Rys. 5. Schematyczne przedstawienie drogi impulsu o długości 45 mm

Impuls 2 – powstał w wyniku odbicia się fali ultradźwiękowej od małego cylindrycznego defektu znajdującego się w odległości 15mm od pozycji 10. Równość tego wyniku z tym uzyskanym
z defektoskopu potwierdza ten sposób powstania tego impulsu. Przebył on drogę od źródła do tegoż defektu i z powrotem. Amplituda jest tu niewielka ponieważ z racji niewielkich rozmiarów defektu, tylko niewielka część fali ultradźwiękowej uległa na nim „zawróceniu” do źródła

Rys. 6. Schematyczne przedstawienie drogi impulsu o długości 15 mm.

Impuls 3 – wymiar przebytej drogi wskazuje, że fala, która wywołała ten impuls po wyjściu z głowicy odbija się od defektu i wraca do źródła (ale to nie jest jeszcze moment jej zarejestrowania), po czym odbiwszy się kieruje się w stronę krążka, aby na nim odbić się po raz drugi i wrócić do źródła, aby zostać zarejestrowaną przez układ pomiarowy

Rys. 7. Schematyczne przedstawienie drogi impulsu o długości 60 mm.

Impuls 4 – wartość przebytej drogi wskazuje, że fala powróciła do źródła po dwukrotnym odbiciu się od polimerowego krążka. Wskazuje na to również średnia wartość amplitudy

Rys. 8. Schematyczne przedstawienie drogi impulsu o długości 90 mm.

Impuls 5 – fakt, że ten impuls jest tylko trochę silniejszy od impulsu numer dwa oraz, że pojawił się dopiero jako piąty (czyli dość późno) każe przypuszczać, że jest on echem impulsu opisanego wcześniej. Ponadto z racji tego, że długość drogi jaką on przebył jest dwukrotnie większa niż droga tamtego zdaje się to potwierdzać tą hipotezę. Fala powróciła do źródła po dwukrotnym odbiciu się od tej przeszkody

Rys. 9. Schematyczne przedstawienie drogi impulsu o długości 30 mm.

Impuls 6 – Impuls ten powstał wskutek odbicia fali ultradźwiękowej od krążka polimerowego pod takim kątem, że fala ultradźwiękowa trafia następnie na szczelinę, od której znów jest częściowo odbijana w kierunku krążka polimerowego. Następnie odbijając się od niego trafia z powrotem do głowicy.

Rys. 10. Schematyczne przedstawienie drogi impulsu o długości 73,5 mm.

F-1,2,3

Kolejny etap ćwiczenia polegał na zmierzeniu przy pomocy defektoskopu wszystkich wymiarów pozostałych próbek oraz porównaniu uzyskanych wyników z pomiarami za pomocą suwmiarki. Zestawione wyniki przedstawia tabela 4.

Próbka	wymiar	t1	t2	t3	t4	t5	tśr	σt	Pr. fali	Rz. wymiar próbek
wzorzec 2	12	12	12	12	12	12	12,0	±1	5940	11,88
wzorzec 10	60	60	60	60	60	60	60,0	±1	5940	59,4
Al2O3 ściana A (sz)	20	12	12	12	12	12	12,0	±1	10597	21,19
Al2O3 ściana B (sz)	20	12	12	12	12	12	12,0	±1	10597	21,19
Al2O3 ściana C (sz)	20	12	12	12	12	12	12,0	±1	10597	21,19
Al2O3 ściana A (pr)	12,5	8	8	8	7	8	7,8	0,45	10597	13,78
Al2O3 ściana B (pr)	99,3	64	63	64	63	64	63,6	0,55	10597	112,33
Al2O3 ściana C (pr)	20	12	12	12	12	12	12,0	±1	10597	21,19
SiC ściana A	15,5	8	8	8	8	8	8,0	±1	11165	14,89
SiC ściana B	48,2	26	26	26	26	26	26,0	±1	11165	48,38
SiC ściana C	48,2	26	25	26	26	26	25,8	0,45	11165	48,01
ZrO2 ściana D	15	14	14	14	14	14	14,0	±1	6000	14
ZrO2 ściana H	10	9	8	8	9	9	8,6	0,55	6000	8,6
Rafa ściana A	40	40	40	40	40	40	40,0	±1	5940	39,6
Rafa ściana B	161	161	161	161	161	162	161,2	0,45	5940	159,59
Rafa ściana C	30	30	30	30	29	30	29,8	0,45	5940	29,50
Polimer A	18,2	39	39	39	39	39	39,0	±1	2730	17,75
Polimer B	24,4	53	54	53	53	54	53,4	0,55	2730	24,30
Polimer C	23,2	51	50	50	51	51	50,6	0,55	2730	23,02

Tabela 4. Wymiary próbek zmierzone defektoskopem i suwmiarką

Wnioski:

Defektoskopy umożliwiają wykrywanie pęknięć, rozwarstwień, zmiany struktury, obecności obcych ciał, złych spoin, porowatości oraz innych wad w przedmiotach wykonanych z metali, ceramiki i tworzyw sztucznych. Umożliwiają również pomiar grubości elementów jednostronnie dostępnych i niektórych własności fizycznych materiałów. Zasada działania defektoskopu polega na wytwarzaniu przez nadajnik krótkotrwałych impulsów elektrycznych, które głowica nadawcza przetwarza na drgania ultradźwiękowe. Wprowadzona do badanego materiału fala ultradźwiękowa po odbiciu się od napotkanej wady (nieciągłości) w strukturze materiału wraca z powrotem do głowicy odbiorczej, gdzie zostaje przetworzona na odpowiedni impuls elektryczny. Po wzmocnieniu i detekcji w odbiorniku impulsy elektryczne podawane są na płytki lampy oscyloskopowej. Na ekranie lampy oscyloskopowej otrzymujemy oscylogram w postaci szpilkowych impulsów, na podstawie którego można określić odległość między miejscem położenia głowicy, a powierzchnią odbijającą (wadą) oraz oszacować jej wielkość. Defektoskop może również pracować z jedną głowicą nadawczo – odbiorczą. W takim przypadku głowica ta jest jednocześnie źródłem i detektorem fal. Metoda ta jest nazywana metodą echa. W badaniach ultradźwiękowych wykrywanie wad opiera się głównie na odbiciu fali na pęknięciach, rozdwojeniach, jamach osadowych, rysach i pęcherzykach powietrza, znajdujących się wewnątrz danego materiału. Odbicie fali ultradźwiękowej następuje na skutek zmiany współczynnika pochłaniania i akustycznych oporności falowych, które są powodem ugięcia, odbicia i załamania fali. Wykrywalność wad jest zależna od szeregu czynników, a mianowicie; odległości wady od powierzchni przyłożenia głowicy, nierówności powierzchni badanego materiału oraz tłumienia w materiale. Korzystanie z defektoskopu podczas zajęć było utrudnione przez brak obycia z tą aparaturą oraz przez jego pewien defekt polegający na tym, że w momencie kiedy wyświetlacz wskazywał liczbę, której cyfra na miejscu jedności miała wartość równą osiem to wówczas defektoskop przestawał wyświetlać położenia wszystkich impulsów za wyjątkiem tego „zerowego”. Ponadto w czasie odczytywania wartości odległości na lampie oscyloskopowej, należało uwzględnić fakt, że przy braku impulsów aparat wskazywał odległość od prążka „0” do bramki.