1. Podaj typowe wartości prędkości fal podłużnych i poprzecznych dla różnych ciał stałych, cieczy, gazów oraz próżni.

C_L gazy: amoniak-415, powietrze-331, tlen-316, wodór-1284, ciecze: rtęc-1451, woda-1493, benzen-1326, aceton-1192, ciało stałe: C_L/C_T stal-5900/3250, Al₂O₃-10600/6270, SiC-11160/7100

1. Rodzaje fal ultradźwiękowych i ich zastosowanie

f.podłużna-cząst drgają prostoliniowo, zgodnie z kierunkiem rozchodz się fali;powstają na przemian zageszczenia i rozrzedzenia i zmiany objet; rozchodzą się w każdym ośrodku,[C_L]

Zastosowanie:

-wykrywanie wewnętrznych wad przestrzennych

-pomiar grubości

-pomiar prędkości fal

f.poprzeczna-cząstki drgają prostopadle do kierun rozchodz fali;powodują napreż ścinające;fala może być wzbudzona tylko o ośrodkach stałych, ponieważ ciecze i gazy nie posiadają koniecznej dla istnienia tej fali sprężys postaci(nie mogą w nich wystąpic naprez ścinające)[C_T]

zastosowanie:

-wykrywanie wad wewnętrznych o kształtach przestrzennych

-wykrywanie wad wewnętrznych tworzących naroza z pow badana

f.powierzchniowa-rozchodzą się po powierzchni swobodnej ciała stałego którego grubosc jest znacznie wieksza od długości fali[C_R]

Zastosowanie:

-wykrywanie wad lezacych na powierzchni(rysy)

-wykrywanie wad lezacych blisko powierzhcni

f.płytowe(lamba)-rozch się w ośrodku ograniczonym 2 równoległymi płaszczyzn o grub porównywalnej z długością fali

f.Love’a-fale poprzeczne rozchodz się w cienkiej warstwie znajdującej się na podłożu o innych własnościach akustycznych

f.podpowierzchniowe-przypadek fal podłużnych w postaci fali załamanej, wykazują brak wrażliwości na nierówność powierzchni

1. Omów tłumienie fal ultradźwiękowych

Tłumienie Fali to spadek ciśnienia fali na skutek procesów pochłaniania i rozpraszania.
Tłumieniem jest osłabianie fali.Przyczyny:
-nieodwracalnosc procesów akustycznych(i związane z tym tłumienie właściwe czyli pochłanianie energii fali przez ośrodek)
- niejednorodność ośrodków rzeczywistych(rozproszenie fal na granicach ziaren

- duże amplitudy fal.

1. W jaki sposób przeprowadza się skalowanie i zerowanie defektoskopu.

Do skalowania i zerowania stosuje się wzorce ultradźwiękowe, a więc specjalne próbki o określonym kształecie.

Skalowanie i zerowanie defektoskopu do metody przejscia- dwie głowice:

- na wzoru 2 us okreslic polozenie „0” aparatu

-okreslic współczynnik „b” zamiany odczytanych wartości położenia impulsow pomiarow na czas przejscia fali w „us”

-obliczyc rzeczywisty czas przejscia fali podłużnej przez wzorce i badane kierunki probek

-obliczyc prędkość rozchodzenia się podłużnej fali ultrdzwiekowej w wzorcach oraz dla każdego kierunku pomiarowego badanych probek

1. Zasada działania defektoskopu.

Defektoskop to przyrząd impulsowy współpracujący z glowicami ultradźwiękowymi. Jego cechą jest krótkie pobudzanie głowicy, która emituje do badanego ośrodka fale ultradzwiekowa, oraz odbiera i zoobrazowywuje impulsy z głowicy powstale w wyniku fal odbitych powracających do głowicy.

Zasada działania defektoskopu polega na wytwarzaniu przez nadajnik krótkotrwałych

impulsów elektrycznych, które przetwarza głowica nadawcza N 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 O, gdzie zosta-je przetworzona na odpowiedni impuls elektryczny. Po wzmocnieniu i detekcji w odbiorniku

impulsy elektryczne podawane są na płytki lampy oscyloskopowej. Na ekranie lampy oscylo-skopowej 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.

1. Jakie badania materiałów ceramicznych można wykonać metodami ultradźwiękowymi.

a)w sposób bezpośredni: *anizotropii i niejednoro materi*wykrywania wad i ich lokalizacji w materia bez i porowatych*stałych materiałowych materiałów izo i anizotro

b)w sposób pośedni(o wcześniej wyznaczone korelacje): *własności mechani(wytrzym,twradośc)*włas cieplnych(rozszerzalnośc, odpornośc na wstrzas cieplny)*innych własności (gestośc, porowatośc)

c) i także(badania na tym samym jednostkowym produkcie)*na nieniszczące śledzenie przebiegów procesów technolog*na bieżącą kontrolę poszczeg operacji technolog*na sledzenie wpływu atmosfery i czasu na tę samą próbkę.;;Możliwośc wykorzysta metod ultradz w badaniach róznych materiałów ceram zależna jest przede wszystkim od odpowiedniej aparatury ultradz oraz odpow oprzyrząd. Przy odpowi aparaturze badania można wykonac na:*materiałach o róznych kształtach,różnej wielkości,różnej porowatości,*w dowolny kierunku i miejscach badanego materiału

1. Omówić wytwarzanie fal ultradźwiękowych.

2. Omówić nieniszczący sposób pomiaru niejednorodności i anizotropii materiałów

Niejednorodnosc: Jeżeli w materiach będą występować obszary o roznych gęstościach to odpowiednio również będzie przez te obszary rozchodzic się fala ultra dziwerowa z rozna prędkością. Badajac rozklad prędkości na powierzchni probki można w sposób nie niszczacy okreslic obszar o mniejszej lub większej gęstości względem obszarow sąsiednich czyli okreslic wielkość niejednorodności probki.

Badanie niejednorodności można prowadzic dobierając odpowiednio częstotliwość i typ fali ultradźwiękowej.

Wzor na maksymalna wielkość niejednorodności: N=100(Vmax-Vmin)/Vmax [%]

Pomiar anizotropoii

Wielkość anizotropii określonej własności fizycznej dla badanej próbki wyznacza się poprzez pomiar danej wlasnoisci w roznych kierunkach probki, pod roznymi kątami do kierunku jej formowania. Występującą anizotropię można okręcić metodą ultradźwiękową wykonująć pomiary prędkości rozchodzenia się podłużnych fal ultradźwiękowych w kierunku równoległym i prostopadłym do wstępnego formowania probki w matrycy.

Wielkosc anizotropii ze wzoru: K=100(Vd-Vg)/Vd [%]

Vd- srednia prędkość podłużnej fali ultradz po długości plytki lub średnicy
Vg- Sr prędkość fali ------ po grubości w kierunku formowania probki

1. W jaki sposób określić metodą ultradźwiękową sposób formowania nieznanej próbki.

2. Wpływ grubości próbek i długości fali ultradźwiękowej na zmianę prędkości fal w

ciałach stałych.

1. Na czym polega ultradźwiękowe badanie materiału metodą echa.

Polega na wytworzeniu i wprowadzeniu do badanego materiału impulsów fal ultradźwiękowych oraz ich odbiorze po odbiciu od wady materiałowej lub od powierzchni ograniczających. Na granicy utworzonej przez badany materiał i wadę występuje zjawisko odbicia fal ultradźwiękowych. Jeśli więc stwierdzimy, ze w danym materiale występuje zjawisko odbicia fal możemy wsnioskowac o wystepowaniu nieciągłości.Gdy potrafimy zmierzyc czas jaki upływa od chwili wprowadzenia fali do badanego materialu do chwili powrotu fali odbitej od wady, wówczas znając prędkość rozchodzenia się fal, możemy znalesc droge przebyta przez fale co umozliwia okreslenie polozenie wady materiałowej, Jeśli przez lw oznaczymy odległość wady od głowicy a przez l=2lw droge fal ultradźwiękowych, wtedy czas t przejscia fali od głowicy do wady i powrotem wynosi t=l/c=2lw/c

1. Na czym polega ultradźwiękowe badanie materiału metodą przepuszczania(cienia).

Polega na wprowadzeniu fali ultradźwiękowej z jednej strony badanego materialu i na odbieraniu ich z drugiej strony po przejsciu przez ten material przy równoczesnej obserwacji natężenia fal przechodzących. Kazda wada materialowa odbija fale tworząc za soba cien w którym polozona jest glowica odbiorcza a wiec nastepuje osłabienie natężenia fal przechodzących przez obszar z wada.Stosuje się 2 oddzielne glowice z których jedna jest nadawcza a 2 odbiorcza.Sygnaly powstające w odbiorczej sa doprowadzane albo do elektrod lampy oscyloskopowej albo do wskaźnika wyhylowego. Obecnosci wady swiadczy zmniejszenie sygnalu odbierania. Ta metoda NIE można ustalic w jakiej odległości znajduje się wada. Oprocz tego wady o tej samej wielkości lecz położone w roznych miejscach przedmiotu bd inaczej osłabiać wiązkę fal w skutek tworzenia się cienia.

1. Omów sposób wykrywania wad w gruboziarnistych, porowatych materiałach ceramicznych.

Można je badac za pomocą betonoskopu z użyciem 40kHz i metody przepuszczania(cienia). O obecnosci wad onformowac nas będzie zmiana prędkości fal ultradz. Badania przepuszczaniem stosuje się ze zmniejszaniem częstotliwości fal poobniża szumy tła i porawia jakośc wyników.

1. Omów sposób pomiaru grubości płyty z bezporowatego Al₂O₃ jednostronnie dostępnej.

2. Podaj sposób pomiaru wszystkich stałych materiałowych próbek izotropowych.

Stałe sprężystości C_ij i stałe materiałowe E,G,μ (moduł Younga, moduł sztywności, liczba Poissona) można wyznaczyc bezpośrednio z pomiarów prędkosci rozchodzenia się fali podłużnej,poprzecznej w danej próbce. Dla materiałów izotropowych o ośrodkach trójwymiarowych obowiązuje zależnośc:

C₁₁=V_L²ρ ;

C₄₄=V_T²ρ ;

E=[V_L²ρ(1+μ)(1-2μ)]/(1-μ) ;

G=V_T²ρ ;

μ=(V_L²-2V_T²)/[2(V_L²- V_T²)]

E-moduł Younga[GPa], G-moduł sztywności[GPa], μ-liczba Poissona, ρ-gęstośc pozorna próbek[kg/m³],V_L-predk fali podluz[m/s],V_T- pred fali poprz[m/s]

1. Ultradźwiękowa zasada pomiaru złączy spawanych..

Powszechne zastosowanie do badania zlacz spawanych znalazly glowice fal poprzecznych.Podstawowa zaleta badania za ich pomoca jest możliwość wprowadzania fal z powierzchni poza licem spoiny i możliwość penetracji obszaru zlacza wiazka tworzaca rozne konty z powierzchnia wad co bardzo zwieksza prawdopodobieństwo wykrycia i właściwej oceny. Dopomiaru zlacz spawanych stosuje się także glowice normalne fal podłużnych jednak maja one ograniczone zastosowanie. Badania za ich pomoca można prowadzic od strony lica tylko wtedy gdy jest ono gładkie.

1. Mając możliwość pomiaru prędkości rozchodzenia się tylko podłużnej fali ultradźwiękowej, podaj sposoby wyznaczania wszystkich stałych materiałowych w dowolnym materiale izotropowym

2. Ultradźwiękowe badanie niewyważania tarcz ściernych.

Sposób pomiaru czasów przejścia fali ultradźwiękowej przez ściernicę(pomiar prędkości) polega na tym, że impulsy elektryczne z aparatu ultradźwiękowego przekazywane są na przetwornik piezoelektryczny, w którym przetworzone na wysokoczęstotliwościowe drgania mechaniczne (500 kHz) wprowadzane są do badanego materiału. Po przejsciu przez niego drgania mechaniczne przetworzone są znów na impulsy elektryczne i przekazane do aparatu ultradz, który w efektcie daje czas przejscia fali przez materiał.Znając drogę przez która przeszla podluzna fala i odczytując czas z aparatu, wyliczamy odpowiednie prędkości. Tga=Q/Z

1. Ultradźwiękowe badanie blach.

Badanie falami poprzecznymi:

Badanie prowadzi się z wykorzystaniem dwukrotnego odbicia fal od powierzchni blachy. Głowicę należy przesuwać po powierzchni blachy tak, aby każdy jej przekrój był pod działaniem wiązki.

Badanie falami płytowymi:

Fale płytowe w blasze wytwarza się za pomocą głowicy skośnej. Kąt załamania fal głowicy powinien być taki, by uzyskać maksymalną amplitudę echa krawędzie lub wady. Dobrze nadają się do tego celu głowice o regulowanym kącie załamania. Możliwe jest też badanie falami płytowymi metodą przepuszczania. Wskazaniem obecności wady jest zmniejszenie się amplitudy impulsu, przechodzącego między głowicą nadawczą i odbiorczą.

1. Ultradźwiękowe badanie prętów.

Badanie prętów o płaskich powierzchniach falami podłużnymi:

Podłużne wady przestrzenne wykrywa się za pomocą głowic normalnych fal podłużnych, pojedynczych lub podwójnych. Podobnie wykrywa się wady płaskie, równoległe do płaszczyzny badania.

Badanie prętów okrągłych falami poprzecznymi:

Do wykrycia wad zaczynających się od powierzchni stosuje się techniki zbliżone do stosowanych do badania rur. Różnica polega na tym ze nie ma wewnętrznych powierzchni odbijających i fale poprzeczne obiegają pręt, odbijając się tylko od powierzchni zewnętrznej. Płaskie wady poprzeczne we wnętrzu pręta można wykryć za pomocą pojedynczych głowic skośnych lub głowic skośnych pracujących w układzie tandem.

1. Zależności różnych właściwości fizycznych materiałów ceramicznych (gęstość, wytrzymałość, twardość, rozszerzalność) od prędkości podłużnych fal ultradźwiękowych