Назначение, техническая характеристика, принцип работы толщиномера УТ-602

Определение толщины стенки полой охлаждаемой лопатки газотурбинного двигателя толщиномером ультразвуковым УТ-602 (миниметром)

Цель работы: Изучение принципа работы, конструкции, технических и метрологических характеристик толщиномера УТ-602, а также обучение методу измерения толщин стенок лопаток с обработкой результатов измерений.

Краткие теоретические сведения

Ультразвуковая толщинометрия и дефектоскопия относятся к современны прогрессивным методам неразрушающего контроля, соответствия требованиям технической документации металлических конструкций, что особенно важно для высоконапряженных деталей газотурбостроения, изготавливаемых из дорогостоящих легированных сталей и обладающих большой трудоемкостью и цикличностью изготовления.

Ультразвуковые методы контроля толщин изделий и обнаружения внутренних дефектов, в них используют упругие колебания и волны, распространяющиеся в упругих средах.

Колебательные движения могут распространяться в любой среде, в каком-бы состоянии она не находилась - в твердом, жидком или газообразном.

Колебания элементарных частиц среды относительно своей точки равновесия приводят к смещению соседних частиц, которые также начинают колебаться, затем колебания этих частиц передаются все новым и новым частицам и в среде распространяются упругие волны.

Упругие волны характеризуются параметрами: длиной , частотой и скоростью распространения . Эти параметры связаны следующей зависимостью:

 

За единицу величины частоты принимают одно колебание в секунду – Герц [Гц].

В зависимости от частоты колебания подразделяются на инфразвуковые - от 8 до Гц, звуковые от до Гц, ультразвуковые - от до Гц и гиперзвуковые - более 10⁹ Гц.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7.05100302.5331.ЛР

Волновые поверхности (фронты) непрерывно перемещаются в конкретной среде с постоянной скоростью и частотой, отражаются от граничной поверхности или от различных неоднородностей, которыми могут быть дефекты.

Для практического применения свойств ультразвуковых колебаний составляются таблицы их распространения в конкретных материалах (металлы, их сплавы и т.д.); которые используют при определении толщин материалов или изделий ультразвуковыми толщиномерами.

Назначение, техническая характеристика, принцип работы толщиномера УТ-602

2.1 Толщиномер ультразвуковой (миниметр) УТ-602 предназначен для измерения толщины стенок пустотелых лопаток из жаропрочных сплавов при одностороннем доступе.

2.2 Техническая характеристика УТ-602:

- Диапазон измерения, мм - .

- Основная абсолютная погрешность измерения, мм - .

- Частота ультразвуковых колебаний пьезоэлемента, мГц - .

- Напряжение питания - с частотой .

- Дополнительная погрешность при изменении напряжения питания в пределах Вт номинального значения, мм не более .

- Нормальная температура окружающей среды, - .

- Дополнительная погрешность при изменении температуры окружающей среды в пределах допустимых значений, мм не более – .

- Масса прибора в комплекте, кг – .

- Габариты измерительного блока, мм – .

 

Питание толщинометра может осуществляться от индивидуального аккумулятора.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7.05100302.5331.ЛР

2.3 Принцип работы УТ-602

Рисунок 1 - Структурная схема УТ-602

1 - Генератор; 2- пьезоэлектрический преобразователь; 3 - усилитель; 4 – временной детектор; 5 – формирователь импульсов синхронизации; 6 – ждущий мультивибратор; 7 – пиковый детектор; 8 – осциллограф С1-114/1; 9 – изделие.

Генератор электрических колебаний возбуждает излучающий пьезоэлемент пьезоэлектрического преобразователя, установленного на смазанное контактной смазкой, изделия 9.

Импульс упругих колебаний, излучаемых пьезоэлектрическим преобразователем 2, распространяется в материале контролируемого изделия, отражается от противоположной поверхности и воздействует на приемный пьезоэлемент преобразователя( при обратном ходе).

Задержка по времени отраженного импульса от зондирующего пропорциональна толщине контролируемого изделия.

Отраженные импульсы усиливаются усилителем 3 и поступают на вход осциллографа 8. Эти же импульсы поступают на вход временного детектора 4, управляющего ждущим мультивибратором 6, который, в свою очередь, запускается от формирователя импульсов синхронизации 5, а с выхода временного детектора 4 поступает на пиковый детектор 7.

Импульс с пикового детектора 7 в виде постоянного напряжения подается на вход осциллографа. Величина постоянного напряжения пропорциональна амплитуде отраженных импульсов, благодаря чему можно корректировать измеряемую толщину изделия.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7.05100302.5331.ЛР

3 Условия проведения работы

Условия проведения работы должны соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации прибора и ГОСТ 8.050-73 «Нормальные условия проведения линейных и угловых измерений».

Толщиномер УТ-602 должен иметь свидетельство о метрологической аттестации на соответствие требованиям ДСТУ 3215-95 «Метрологическая аттестация средств измерительной техники, организация и порядок проведения».

Студент допускается к работе при условии знаний конструкции прибора, инструкции по эксплуатации и методике выполнения измерений.

Порядок выполнения работы

4.1 Собрать устройства прибора согласно техническому описанию;

4.2 Смазать контактную поверхность датчика техническим вазелином для обеспечения плотного контакта с поверхностью контролируемого изделия;

4.3 Подключить толщиномер к сети питания переменного тока с напряжением (220 ±22)В и частотой 50 Гц. Превышение предельных отклонений напряжения не допускается, т.к. это ведет к повышению погрешности измерения;

4.4Прогреть прибор в течении 15 минут;

4.5 Проверить точность настройки шкалы прибора по эталонам толщины из аналогичного материала лопатки по величинам значений толщин соответствующим номинальному и предельным значениям согласно конструкторскому чертежу лопатки. При необходимости откорректировать шкалу, осциллографа специальным юстировочным элементом;

4.6 Произвести 9 измерений толщины стенки лопатки в одном и том же месте приложения датчика.

 

Результаты многократных измерений занести в таблицу 1.

За величину - этого измерения принимать отсчет по точке пересечения заднего фронта первого полупериода отраженного импульса с горизонтальной линией шкалы осциллографа, т. е.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7.05100302.5331.ЛР

Таблица 1