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)

1. 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.

2. 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).

3. 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.

4. 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

5. 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

---