Метод та засіб ультразвукового електромагнітно-акустичного контролю феромагнітних металовиробів зі складною формою перетину з невеликим розміром

Abstract

Виконано огляд засад для розробки та поглиблення методів електромагнітно-акустичного контролю металовиробів. Розглянуто основні дефекти металовиробів, які зазвичай виявляються електромагнітно-акустичним методом. Розглянуто поняття електромагнітно-акустичного пертворювача. Описано можливості та обмеження розробленого методу електромагнітно-акустичного контролю. Сформульовано задачу з розробки електромагнітно-акустичного перетворювача та пов'язаного методу безконтактного ультразвукового електромагнітно-акустичного (ЕМА) методу збудження та прийому ультразвукових імпульсів. Встановлено засади контролю імпульсами недиспергуючих крутильних хвиль протяжних трубчатих феромагнітних металовиробів зі складною формою перетину, нове виконання якого дозволило б забезпечити підвищення достовірності виявлення дефектів. Розглянуто теоретичні питання формування ультразвукових імпульсів недиспергуючих крутильних хвиль шляхом одночасного збудження поляризуючого магнітного поля та збудження високочастотного електромагнітного поля високочастотною прохідною котушкою, що повторює форму перетину виробу, прийом з виробу ультразвукових імпульсів високочастотною прохідною котушкою при дії поляризуючого магнітного поля і прийняття рішення про якість виробу по результатам аналізу параметрів прийнятих ультразвукових імпульсів. Наведено часові розгортки реалізації розробленого методуелектромагнітно-акустичного перетворення ультразвукових коливаннь. Наведено технічний опис реалізації розробленого методу через електромагнітно-акустичний перетворювач. Наведено опис експериментальної перевірки розробленого методу електромагнітно-акустичного перетворення на відрізку виробу у вигляді труби з перетином у вигляді прямокутника з розміром сторони 12 мм товщиною стінки 2 мм, виготовленої зі сталі ст. 3. Доведено можливість виявлення дефектів з відношенням амплітуд відбитого сигналу та шуму не менше 20 дБ при відстані від ЕМАП до дефекту 150 мм.

A review of the foundations for the development and deepening of methods of electromagnetic-acoustic testing of metal products is performed. The main defects of hardware, which can be revealed via be electromagnetic-acoustic method, are considered. The concepts of electromagnetic acoustic transducer are considered. The possibilities and limitations of the developed method of electromagnetic-acoustic control are described. The task of developing an electromagnetic-acoustic transducer and the associated method of a contactless ultrasonic electromagnetic-acoustic (EMA) method for exciting and receiving ultrasonic pulses is formulated. The principles of impulse control of non-dispersive torsional waves of extended tubular ferromagnetic products with a complex cross-sectional shape have been established, a new version of which would ensure an increase in the reliability of detection of defects. The theoretical issues of the formation of ultrasonic pulses of non-dispersive torsion waves by simultaneous excitation of a polarizing magnetic field and the excitation of a high-frequency electromagnetic field by a high-frequency pass coil are considered. Analysis of the parameters of the received ultrasonic pulses. The time sweeps of the implementation of the developed method of electromagnetic-acoustic conversion of ultrasonic vibrations are given. A technical description of the implementation of the developed method through an electromagnetic-acoustic transducer is given. A description of the experimental verification of the developed method of electromagnetic-acoustic conversion on a piece of a product in the form of a pipe with a cross section in the form of a rectangle with a side size of 12 mm and a wall thickness of 2 mm, made of steel st. 3, is given. The possibility of detecting defects with a ratio of the amplitudes of the reflected signal and noise of at least 20 dB at a distance of 150 mm from the EMAT to the defect has been proven.