Инженеры Томского политехнического университета (ТПУ) предложили и запатентовали новую методику автоматизированного неразрушающего контроля качества крупногабаритных деталей с помощью ультразвука. По утверждению авторов, это решение позволяет свести к минимуму использование жидкостей во время диагностики, что делает процедуру значительно проще и дешевле. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.

 

В промышленном роботизированном ультразвуковом контроле деталей распространены два подхода — полная иммерсия (погружение деталей в воду или иную иммерсионную жидкость) и локальная иммерсия (через создание муфты с жидкостью либо через струю воды под напором).

Первый метод имеет существенные ограничения, связанные с необходимостью полного погружения объекта в иммерсионную жидкость. Ограничения второго метода связаны с высоким расходом воды и помехами, которые вносятся при соударении жидкости и объекта.

 

В ТПУ предложили применить альтернативный подход — контактный способ роботизированного контроля. В нем используется незначительное количество жидкости, которая может быть оперативно удалена с детали. За счет этого реализуется роботизированная ультразвуковая томография крупногабаритных промышленных объектов. Ее можно использовать для изделий из водонаполняемых композитов, к которым неприменимы традиционные иммерсионные методы контроля.

 

Речь идет об одноканальном ультразвуковом дефектоскопе, сообщил заведующий международной научно-образовательной лабораторией неразрушающего контроля ТПУ Дмитрий Седнев.

 

"Подобные приборы уже используются для создания автоматизированных систем ультразвукового контроля, ультразвуковых томографов, работающих в иммерсии. Мы использовали простую аналогию: нам нужен был прибор, применяемый в контакте с контролируемым объектом, аналогично тем, что используются для ультразвуковых исследований человеческого тела, но при этом пригодный для автоматизированного контроля крупногабаритных объектов сложной формы. Для этого мы разработали износостойкую и надежную конструкцию, позволяющую обеспечить стабильный акустический контакт и использование ее с роботизированным манипулятором", — рассказал Седнев РИА Новости.

 

По его словам, инженеры лаборатории спроектировали корпус со встроенными каналами подачи и сбора жидкости. Реализовать подобную конструкцию позволили аддитивные технологии. Параллельно с этим были проведены исследования и выбран материал, обеспечивающий сглаживание неровностей поверхности контролируемого изделия и ввод акустических волн без их ослабления.

Также ученые разработали материал, который обеспечивает защиту от истирания и позволяет обеспечить стабильное пятно контакта с поверхностью контролируемого изделия. Созданный прототип успешно прошел апробацию и показал результаты контроля на уровне широко промышленно используемой контактной ультразвуковой дефектоскопии.

В дальнейшем исследователи планируют создать опытный образец подобного устройства для многоэлементных матричных акустических решеток, заявка на это исследование подается на конкурс научных проектов в рамках программы развития Томского политехнического университета.

 

Для этого инженерам предстоит решить ряд задач, таких как учет многократных переотражений акустических волн внутри устройства, выбор оптимальной конструкции для формирования диаграммы направленности преобразователя, разработка демпфирующих систем.

 

"Многоканальные системы неразрушающего контроля дают значительно более широкие возможности в сравнении с одноканальными: существенно увеличивают скорость контроля, позволяют фокусировать датчик на разной глубине объекта контроля, находя меньшие дефекты, позволяют реализовать 3D-визуализацию структуры объекта в реальном времени", — отметил Дмитрий Седнев.

 

Коллектив имеет опыт создания и внедрения систем иммерсионной ультразвуковой томографии на основе многоканальных ультразвуковых дефектоскопов. При этом, по мнению авторов, применение многоэлементных датчиков или фазированных антенных решеток в сочетании с разрабатываемым устройством станет наиболее передовым методом ультразвуковой дефектоскопии.

Ученые ТПУ готовы создавать новый класс систем — роботизированные ультразвуковые томографы реального времени. Это позволит проводить контроль качества на безлюдных производствах и отвечает вызовам перехода на технологии "Индустрии 4.0".

 

Источник