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 |
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 |
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 |
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
