Politechnika Białostocka
Wydział Mechaniczny
SPRAWOZDANIE Z ZAJĘĆ LABOLATORYJNYCH
MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE
(Nazwa przedmiotu)
Kod: ၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿၿ
Ćwiczenie numer: 13
Temat: Zastosowanie ultradźwięków do badań materiałowych.
Katarzyna Grycuk
(Imię i nazwisko studenta)
Studia dzienne
Kierunek studiów: Mechanika i budowa maszyn
Semestr III Grupa laboratoryjna IV
Prowadzący ćwiczenia: mgr inż. B. Dąbrowski
Ocena
………………………………
(Data i podpis prowadzącego)
Wstęp
Ultradźwięki są to drgania mechaniczne cząstek ośrodka wokół położenia równowagi o częstotliwości powyżej 16 kHz.. Ultradźwięki mogą rozchodzić się tylko w ośrodkach materialnych przenoszących drgania sprężyste. W ośrodku sprężystym drgające cząstki przekazują cześć swojej energii sąsiednim cząstkom. Przemieszczające się i rozprzestrzeniające, w danym ośrodku, drgania cząstek tworzą falę ultradźwiękową. Falę ultradźwiękową powstającą przy ma1ych wychyleniach cząstki wokół położenia równowagi możemy opisać równaniem ruchu harmonicznego:
RODZAJE FAI.
Fale ultradźwiękowe różnią się między sobą kierunkiem drgali cząsteczek ośrodka IV stosunku do kierunku ich rozchodzenia się.
Fale podłużne - cząstki ośrodka drgają prostoliniowo zgodnie z kierunkiem rozchodzenia się fali, Fale te rozchodzą się każdym ośrodku materialnym.
Fale poprzeczne - tzw. fale ścinania, powodują naprężenia styczne. Cząstki ośrodka drgają w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali. Fale te rozchodzą się tylko w ośrodkach stałych
Fale powierzchniowe (Rayleigha) - rozchodzą się na powierzchni swobodnej ciała równoległego, wnikając na głębokość około jednej długości fali. Szczególnym przypadkiem fal poprzecznych gdyż drgania cząstek składają się z dwóch wektorów. Wektor prostopadły do powierzchni swobodnej (a więc do kierunku rozchodzenia się fali) ma o wiele większą wartość niż ,wektor równoległy. Stąd ruch cząstki odbywa się po smukłej elipsie.
Fale podpowierzchniowe - jest to szczególny przypadek, fal podłużnych powstających jako fala załamana. Kąt załamania w ośrodku wynosi 90.
Fale płytowe (Lamba) rozchodzą się w ośrodku ograniczonym dwoma równoległymi płaszczyznami, których odległość jest porównywalna z długością fali i nie przekracza kilku długości fali.
Fale Love'a - są to fale poprzeczne rozchodzące się w cienkiej warstwie znajdującej się na podłożu o innych właściwościach akustycznych.
IDENTYFIKACIA WAD
Przy wykrywaniu wad materiałowych stosuje się różne metody i różne "geometrie" badania. Ze względu na sposób przyłożenia głowicy do badanego elementu rozróżniamy:
metody kontaktowe - głowica lub układ głowic przyłożone są bezpośrednio do powierzchni badanego przedmiotu przez bardzo cienką warstwę ośrodka sprzęgającego, dla zapewnienia dobrego kontaktu akustycznego;
metody zanurzeniowe -głowice i przedmiot badany zanurzone są w cieczy zapewniającej kontakt akustyczny, głowice są oddalone od powierzchni przedmiotu.
Ze względu na sposób identyfikacji wady rozróżniamy:
metodę echa - wada identyfikowana jest na podstawie obserwacji tzw. "echa wady", na ekranie defektoskopu uzyskujemy impuls jako efekt odbicia wady
metodę przejścia (cienia) - wada stanowi przeszkodę na drodze fal między głowicą nadawczą i odbiorczą, obserwuje się spadek amplitudy lub zanik impulsu przejścia na ekranie defektoskopu.
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 softwarowego defektoskopu ultradźwiękowego typu UMT-12. Poznanie prostych metod pomiaru prędkości fal, podstawowych sposobów wykrywania wad oraz określanie stałych materiałowych (moduł Younga, wsp. Poissona).
Opis stanowiska badawczego:
Stanowisko pomiarowe składa się z komputera i sprzężonej z nim karty pomiarowej dostosowanej do obsługi defektoskopu ultradźwiękowego typu UMT - 12. Stanowisko jest wyposażone w głowice ultradźwiękowe na fale podłużne i poprzeczne. Jako próbkę do badań wykorzystać wzornik - W1 do kalibracji defektoskopu.
Przebieg doświadczenia:
Wykalibrować głowicę ultradźwiękową normalną,
Wykryć metodą echa wskazaną przez prowadzącego wadę oraz ocenić jej głębokość, powtórzyć badanie w innych płaszczyznach,
Zaobserwować zmianę wysokości echa wady i echa dna przy przesuwaniu głowicy nad wadą,
Zanotować wyniki
Analiza wyników
Wysokość pomiarowa wynosiła 100 mm
grubość 100mm (bez żadnych wad powierzchniowych)
P100
G 25
P 25
W 100
6. Wnioski:
materiał wzorcowy badaliśmy metodą kontaktową
głowica była przyłożona bezpośrednio do powierzchni badanego przedmiotu przez bardzo cienką warstwę ośrodka sprzęgającego (woda) dla zapewnienia dobrego kontaktu akustycznego
trudność może sprawiać interpretacja wykresu na defektoskopie
nawet bardzo mała zmiana położenia głowicy względem badanego przedmiotu, zmienia znacznie wykres
wielka zaletą badania falami ultradźwiękowymi jest możliwość łatwego policzenia stałych materiałowych.
1