Настроечный образец

Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использована при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК).
Для выпуска высококачественной конкурентоспособной металлопродукции, удовлетворяющей запросам российских и зарубежных потребителей необходимо качественное проведения ультразвукового контроля (УЗК) металлопродукции.
Для контроля внутреннего строения и дефектов стального листового проката используются различные методы: магнитные, электрические, радиометрические, ультразвуковые и др. Этим методам соответствуют конкретные приборы и установки, описанные, например, в книге Ю.Ф. Шевакина и др. "Технологические измерения и приборы в прокатном производстве". М.: Металлургия, 1973, с. 286-355. Для тестирования и настройки установок неразрушающего контроля проката (например, УЗК) применяют соответствующие тест-образцы и СОПы (стандартные образцы предприятий) с выполненными на них искусственными дефектами. Известен образец для определения вязкости разрушения материала, содержащий шевронный надрез, у которого с боковых сторон его рабочего сечения в плоскости надреза выполнены два одинаковых соосных глухих отверстия, расположенных на заданных расстояниях от вершины надреза (см. а.с. СССР №970183, кл. G01N 3/00, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако этот образец непригоден при ультразвуковом контроле листового проката. Известен образец для тестирования и настройки установки контроля листового проката, описанный в реферативном журнале "Металлургия; 15Д - прокатное и волочильное производство". М.: ВИНИТИ, 1989, №5, с. 29 (реф. 5Д257). Этот образец выполнен в виде листа заданных размеров, содержащего искусственные дефекты, и характеризуется тем, что его длина - до 25 м, ширина - до 5,4 м и толщина - до 60 мм, а дефекты - цилиндрические отверстия диаметром 2 мм. Недостатком такого листа-образца является его неприемлемость для ультразвукового контроля листового проката при мелкосерийном производстве - большие затраты на его изготовление (большой объем образца).
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является образец для тестирования и настройки установки контроля листового проката, выполненный в виде листа заданных размеров, содержащего искусственные дефекты (патент РФ №62241 от 27.03.2007 г. МПК G01N 3/ 00), причем для тестирования установки ультразвукового контроля на части поверхности, симметричной кромкам листа-образца, длиной l=0,75 L и шириной b=0,9 В, где L и В - соответственно, полные длина и ширина образца, выполнены расположенные в произвольном порядке взаимно перпендикулярные продольные и поперечные прямоугольные плоские углубления с длиной l=25…1, мм, с шириной b=25…b, мм и с глубиной, равной 0,4…0,6 толщины образца, при этом может быть выполнен из стали марки 15ХСНД, а величина соотношения B/L=1:4.
2
2
Недостатками ближайшего аналога являются: отсутствие возможности проверки всей линейки преобразователей для проведения контроля тела листа, не проверяются все контролируемые параметры, чувствительность установки к дефектам различной глубины, площади, длины, ширины, количества дефектов на единицу площади, не соответствует всем требованиям стандартов на контроль, кроме того требования к проведению УЗК изложеные в стандартах на контроль, отечественных ГОСТ 22727 и ГОСТ 28831 и зарубежных, таких как ISO 12094, ISO 10893, EN10160, ISO 3138, серия стандартов ASTM, стандарт DNVOSF101 весьма невысоки, согласно ГОСТ 22727-88 «Прокат листовой. Методы ультразвукового контроля» максимально допустимая площадь несплошности материала заготовки равна 20 см (для высшего класса качества материала заготовки); согласно EN 10160-1999 «Контроль ультразвуковой стальных изделий плоской формы толщиной равной или свыше 6 мм (метод отражения)». 50 мм (для высшего класса качества материала заготовки); при том, что минимально учитываемая площадь несплошности материала заготовки равна:
2
по ГОСТ 22727-88: 5 см (для высшего класса качества материала заготовки);
2
по EN 10160-1999: 20 мм (для высшего класса качества материала заготовки); минимальный диаметр используемого для настройки дефектоскопа плоскодонного отверстия стандартного образца равен:
по ГОСТ 22727-88: 3 мм;
по EN 10160-1999: 5 мм.
Стандартные настроечные образцы, (см. фигура 1) которые используются согласно ГОСТ Р ИСО 16810-2016, ГОСТ 14782-86, ГОСТ 21397-81, ГОСТ Р ИСО 16811-2016, ISO 2400-72 могут обеспечить обнаружение дефектов материала минимально регистрируемой несплошности, которая будет равна:
2
по ГОСТ 22727-88: 7,1 мм (например, раковина 2,5 мм × 2,8 мм);
2
по EN 10160-1999: 19,6 мм (например, раковина 4,4 мм × 4,5 мм.
2
Несмотря на существование такого многообразия утвержденных стандартов, потребители металлопродукции вносят в ТУ различные дополнительные требования по качеству продукции и соответственно требования на порядок проведения УЗК. Наиболее ответственной и трудоемкой в изготовлении деталью аэродинамических моделей является консоль крыла. Эта деталь изготавливается из листового проката стали 30ХГСА толщиной 50-80 мм, заготовка при ее изготовлении не должна содержать регистрируемой несплошности более 3 мм, то есть в 2,5-6 раз меньше минимально регистрируемой несплошности по принятым ГОСТам и EN.
Задачей полезной модели является разработка нестандартного настроечного образца с эталонными отражателями минимального возможного размера.
Технический результат - разработанный настроечный образец с эталонными отражателями минимального возможного размера как для настройки прямых пьезоэлектрических преобразователей, так и для настройки наклонных пьезоэлектрических преобразователей.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что настроечный образец с эталонными отражателями в виде вертикальных глухих отверстий дополнительно содержит эталонные отражатели в виде боковых сквозных отверстий диаметром 0,9-1,2 мм, а вертикальные отверстия выполнены плоскодонными и диаметром 0,9-1,2 мм. Кроме того, боковые сквозные отверстия расположены в одной вертикальной плоскости с шагом 0,2А, а вертикальные отверстия смещены относительно торца образца на ширину образца и выполнены с шагом 0,5 В, где А-высота образца, В-ширина образца.
На фиг. 1 показаны стандартные образцы для настройки максимальной чувствительности ультразвукового контроля.
На фиг. 2 показан разработанный нестандартный настроечный образец.
Настроечный образец (см. фигура 2) выполнен в виде параллелепипеда длиной L (L=6B), для настройки угловой чувствительности пьезоэлектрических преобразователей боковые стороны образца выполнены в виде сегментов цилиндров 3,4 (сегмента 3 радиусом r (r=А/2)), (сегмента 4 радиусом R (R=А (высоте настроечного образца)). Ширина образца В равна 0,8А, что позволяет использовать его для настройки большинства типов пьезоэлектрических преобразователей с антенными фазированными решетками.
Настроечный образец снабжен эталонными отражателями минимального возможного размера 0,9-1,2 мм, исходя из условия, что размер отражателя должен быть только на 25% больше разрешающей способности ультразвукового метода контроля (0,7…0,8 мм). В предлагаемом настроечном образце реализованы два типа эталонных отражателей:
2
вертикальное плоскодонное отверстие l диаметром 0,9-1,2 мм (площадь минимально регистрируемой несплошности - 0,8 мм) - для настройки прямых пьезоэлектрических преобразователей;
2
боковое сквозное отверстие 2 диаметром 0,9-1,2 мм (эффективная площадь минимально регистрируемой несплошности - 2,3 мм) - для настройки наклонных пьезоэлектрических преобразователей.
Четыре боковые сквозные отверстия 2 расположены в одной вертикальной плоскости на расстоянии равном высоте образца А от конца сегмента с радиусом R и смещены от нижнего торца на 0,2 А, так же боковые сквозные отверстия 2 смещены относительно друг друга с шагом 0,2 А, а вертикальные плоскодонные отверстия 1 расположены по горизонтальной оси и смещены относительно друг друга с шагом 0,5 В и на ширину образца А от торца с сегментом цилиндра радиусом r для исключения посторонних шумов, глубина плоскодонных отверстий 1 меняется от 0,8 до 0,2 высоты образца А.
Использование предлагаемой конструкции настроечного образца позволит обнаруживать дефекты изготавливаемых деталей аэродинамических моделей с размерами, сравнимыми с разрешающей способности ультразвукового метода неразрушающего контроля.
Предлагаемый настроечный образец изготовлен из стали марки 30ХГСА.