Лазерно-ультразвуковой метод и средство дефектоскопии паяных соединений

• Автор: Кинжагулов, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Анализ существующих методов контроля качества изготовления паяных соединений
1.1. Особенности конструкции при изготовлении паяных соединений камер жидкостных ракетных двигателей
1.2. Анализ различных дефектов, возникающих в тонкостенных паяных соединениях камер жидкостных ракетных двигателей
1.3. Обоснование пути решения задачи контроля качества изготовления паяных соединений на основе результатов сравнения различных методов контроля
Выводы по 1 разделу
2. Разработка комплексной модели термооптического возбуждения и распространения ультразвуковых волн в геометрически сложных конструкциях паяных соединений жидкостных ракетных двигателей
2.1. Анализ распространения ультразвуковых волн в оребренных конструкциях
2.2. Модель ближней зоны возбуждения и оптоакустической трансформации лазерного импульса
2.2.1. Термооптическое возбуждение ультразвука и его передаточная функция
2.2.2. Анализ изменения профилей оптоакустических сигналов при распространении
2.3. Модель распространения ультразвуковых импульсов в дальней зоне
Выводы по 2 разделу
3. Разработка методического аппарата и средства контроля качества изготовления паяных соединений на основе лазерно-ультразвуковой дефектоскопии
3.1. Анализ прочностных характеристик паяных соединений
3.2. Результаты экспериментальных исследований прочности паяных соединений сопла верхнего ЖРД 14Д
3.3. Разработка оптоакустического преобразователя
3.3.1. Иммерсионный метод термооптического возбуждения ультразвуковых колебаний
3.3.2. Принципиальная схема оптоакустического
преобразователя
3.3.3. Анализ диаграммы направленности термооптических источников ультразвуковых волн...,
3.3.4. Анализ влияния волновых явлений на изменение акустического тракта
3.4. Разработка способов интерпретации акустических сигналов и анализ оптоакустических изображений для различных зон контроля камер жидкостных ракетных двигателей
3.4.1. Характеристика оптикоакустических изображений в зоне подколлекторного кольца сопла верхнего
3.4.2. Сущность способа глубинных маркеров
3.4.3. Критерии оценки дефектности паяных соединений сопел камер жидкостных ракетных двигателей
Выводы по 3 разделу
Разработка и практическая апробация методики контроля качества изготовления паяных соединений сопел камер ЖРД 14Д23 и РД0124А
4.1. Методика контроля качества изготовления паяных соединений сопел камер ЖРД 14Д23 и РДО 124А
4.2. Подтверждение достоверности результатов контроля с применением способа глубинных маркеров
4.3. Способ определения частичного непропая сопел камер жидкостных ракетных двигателей

4.4. Результаты экспериментальной апробации методики контроля качества изготовления паяных соединений на основе лазерноультразвуковой диагностики сопел камер ЖРД 14Д23 и
РД0124А
Выводы по 4 разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

За счет воздействия лазерного излучения на внутреннюю стенку сопла камеры ЖРД, поверхностные слои ( «5т7 нм) начинают поглощать тепловое излучение. За счет термооптического эффекта, описанного в работах Карабутова A.A., Матросова М.П., Пеливанова И. М. и др. [14 - 17, 19, 21], в ближней зоне происходит возбуждение оптоакустических импульсов.
В ближней зоне возбуждения можно выделить субзону оптоакустической трансформации, т.е. зону в которой тепловые эффекты достаточно сильны и оказывают влияние на форму оптакустического сигнала. По аналитическим аценкам данная субзона для сопел камер ЖРД 14Д23 и РД0124А составляет ~ 0,5 толщины внутренней (огневой) стенки (/?„,), Т.е. »0,4 мм. Вся ближняя зона возбуждения и опоакустической трансформации лазерного импульса заканчивается формированием устойчивой формы импульса (синие линии на Рисунке 2.1) оптоакустического сигнала в районе «входа» в ребро и составляет ~ 0,8 мм по толщине.
Дальняя зона распространения ультразвуковых импульсов условно начинается от «входа» волны в ребро (0,8 мм) и заканчивается при наличии качественной пайки на внешней поверхности наружной стенки сопла камеры ЖРД (3,2 мм), при наличии неспая (непропая, отрыва) на границе раздела сред ребро-непропай (2,3 мм).
В дальней зоне распространения также можно выделить две субзоны. Первая субзона, распространения волны в ребре, вторая субзона распространения волны в наружной стенке.
Распространение волн в ребре толщиной 0,8 мм предложено рассматривать, как распространение волн в тонких цилиндрах, описанное в работах Т. Микера и А. Мейтцлера [28, 29, 42, 43]. При достижении распространяющимися ультразвуковыми волнами ребра на границах раздела сред ребро-канавка, начинают проявлятся эффекты возбуждения вторичных нормальных и изгибных волн, а также волн Лэмба и Релея. На Рисунке 2.1 семейства данных типов волн показано зеленым цветом. При анализе оптоакустических сигналов вторичные трансформированные воны будут давать