Способ фотоакустического контроля паяных и сварных соединений изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества паяных и сварных соединений в изделиях. Цель изовретения - повьшение точностии информативности контроля за счет определения и запаса прочности паяных и сварных соединений. В процессе ске нирования изделия импульсным лазерным излучением регистрируют изменение спектра импульсов прошедших изделие акустических колебаний, вызванное наличием нёсплошностей, а также случайную двумерную функцию распределения толщин несплопшостей соединений, по которой находят математическое ожидание и эффективное значение переменной составляющей этой функции. Качество соединения определяют по величине произведения наеденного математического ожидания и эффективного значения переменной составляющей, а запас прочности - по расчетной формуле . 3 ил.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1465756 А1

cd 4 С 01 М 29/00 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЯУ термоциклической прочности второй партии паяных соединений керамики

22хс-АМц (со свинцовой прокладкой) от величины начального значения произведения mG.

Устройство содержит импульсный наносекундный лазер 1 с блоком 2 питания, фокусирующее зеркало 3, контролируемый объект 4, акустическую филь трующую систему 5, пьезоприемник

6, предусилитель 7, детектор 8 нуля, одновибратор 9, блок 10 измерения начальной фазы сигнала, преобразователь 11 фаза — напряжение, блок 12 генераторов строчной и кадровой разверток, схему 13 управления оптической разверткой, блок 4 магнитоэлектрических вибраторов, блок 15 аналогоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4060347/25-28 (22) 23.04,86 (46) 15.03 ° 89. Бюл. 11- 10 (72) С.С. Гапонов (53) 620,)79.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1230403, кл. G 01 N 29/06, 1986. (54) СПОСОБ ФОТОАКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАЯНЬК И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗДЕЛИИ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества паяных и сварных соединений в изцелнях. Цель изобретения — повьппение точности и информативности контроля за счет определения и запаса прочности паяных

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества паяных и сварных соединений в изделиях и может быть применено при производстве и эксплуатации иэделий электронной техники, радиоэлектронной аппаратуры, а также в приборостроении.

Цель изобретения — повьппение точности и информативности контроля за счет определения и запаса прочности паяных и сварных соединений иэделий.

На фиг ° 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ фото" акустического контроля изделий; на фиг. 2 . — зависимость прочности первой партии паяных соединений керамики

22хс-АМц (припой ПОС-61) от величины исходного значения произведения ш6; на фиг. 3 - зависимость исходной и и сварных соединений. В процессе ска . нирования изделия импульсным лазерным излучением регистрируют изменение спектра импульсов прошедших изделие акустических колебаний, вызванное наличием несплошностей, а также случайную двумерную функцию распределения толщин несплошностей соединений, по которой находят математическое ожидание и эффективное значение переменной составляющей этой функции.

Качество соединения определяют по величине произведения найденного математического ожидания и эффективного значения переменной составляющей, а запас прочности — по расчетной фор- а ф муле. 3 ил.

Таким образом, сканируя по поверхности объекта 4 лазерным излучением и регистрируя распределение начальных фаэ колебаний пьеэоприемника, определяют t(x,у) — двумерное распределение толщин несплошностей в tuse или сварном соединении, Далее определяют количественные характеристики дефектов путем вычисления ма тема тич еского ожидания ш.,х,у) н эффективного значения переменной составляющей б (х,у) случайной функции t(x,у) . Для этого сигнал с выхода преобразователя 14 фаза — напряжение поступает на блок 15 аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к блоку 16 интерфейса микроЭВМ I 7, осуществляющей операции вычисления m<,х,у) и G< (х,у) в реальном масштабе времени. Результаты измерений m и 6 для каждого изделия эталонной партии заносят в таблицу, вычисляют значение нх произведения ш Я и определяют разрушающим способом значения прочности путем построения тарировочной зависимости

Р,, = (mO) °

11а фиг,2 представлена зависимость прочности паяных соединений как функции начальных значений произведения характеристик m иб . Эта зависимость получена в результате испытаний

40 штук паяных соединений АМц-керамики 22хс, выполненных по единой технологии (припой ПОС-61 без свинцовой прокладки).

Полученная зависимость используется при производственном контроле для отбраковки ненадежных изделий, т.е. имеющих высокие значения приэведения

m6.,превышающие критерии браковки, Для определения в ходе производственного контроля запасов прочностных и циклических свойств изделий используют эмпирическую формулу

Устройство для осуществления спо(,соба работает следующим образом.

Излучение лазера 1, отражаясь от фокусирующего зеркала 3, освещает поверхность контролируемого объекта

4 и генерирует в нем акустические импульсы, которые распространяются через объект 4, акустическую фильтрующую систему 5, выделяющую продольную составляющую акустического импульса, который возбуждает в пьеэоприемни" ке 6 свободные затухающие акустические колебания. Пьеэоприемииком 6 акустические колебания преобразуются в электрические сигналы, и блок 1 О измеряет начальную фазу свободных колебаний с пьезоприемника 6, зависящую от спектра прошедших через объект 4 акустических импульсов, которые, в свою очередь, завися от толщины несплошности в паяном или сварном соединении.

Р Р ехр- (am+bG+CNg), где Р— расчетная прочность контроо лируемого соединения; т,х,у) — математическое ожидание функ ции ра сп р едел ения толщин не сп лошно с те й.;

6 (х,у) - эффективное значение переУ менной составляющей функции распределения толщин несплошностей;

N — число циклических воздействий на объект; з 1465756 ! цифрового преобразователя и блок ) 6 ,интерфейса, микроЭВМ 17.

Способ фотоакустического контроля паяных и сварных соединений иэделий осуществляется следующим образом., Последовательно в каждом изделии эталонной партии возбуждают акустические импульсы путем облучения по верхности изделия сфокусированным импульсным наносекундным лазерным излучением и, сканируя излучением по поверхности изделия, анализируют спектр прошедших через обьект акус:тических сигналов, по которому опре деляют и регистрируют двумерную слу чайную функцию распределения толщин несплошностей t (х,у) в mee соедине ния с вычислением ее математического

,ожидания m< (х,у) и эффективного эна- 20

1чения переменной составляющей 6<(x, ly), а также произведения m5 и,проводя прочностные и (или) циклические ! испытания иэделий сопоставляют реФ ,зультаты испытаний со значением ука- 25 эанного произведения, по величине ( которого оценивают качество при про. ведении производственного контроля ( изделий, выполненных по единой с эта лонной партией технологии. Результаты 30

1 эталонных испытаний учитываются также при прогнозировании эксплуатационных свойств контролируемь1х изделий, ожидаемые прочностные или циклические свойства KQTopbtx определяют по форму

iste, P P, ехр- (аш+Ь +С% ).

5 l46 а,b — коэффициенты, опреляемые при эталонных испытаниях;

С вЂ” коэффициент, характеризующий жесткость циклических воздействий.

Коэффициенты а,Ь,с определяются из результатов эталонных испытаний.

Они могут быть найдены известным способом наименьших квадратов, но на практике удовлетворительную точность дает более простой метод средних, Согласно этому методу, сумма отклонений, вычисленных по формуле от значений, полученных при эталонных .испытаниях, должна равняться нулю:

С помощью предлагаемого способа достигаются высокая достоверность прогноза прочности изделия эа счет количественного измерения распределения и характеристик дефектов, содержащихся в шве контактного соединения; воэможность точного установления критериев браковки, исходя из требуемой прочности соединения; возможность определения запасов прочности на любом этапе эксплуатации паяного или csapного соединения при циклических воздействиях. формула изобретения

Способ фотоакустического контроля паяных и сварных соединений иэделий,. заключающийся в том, что в контролируемом иэделии в процессе сканирования сфокусированным импульсным нано5756 ь секундньи лазерным излучением возбуждают импульсы ак-.стических колебаний, принимают прошедшие изделие импульсы акустических колебаний, регистрируют

5 изменение спектра импульсов принятых колебаний, вызванное наличием несплошностей, с учетом которого определяют качество паяньм и сварных соещ динекий изделий, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с,целью повышения точности и информативности. контроля эа счет определения и запаса прочности паяных и сварных соединений иэде15 лий, дополнительно регистрируют случайную двумерную функцию t(x,у) распределения толщин несплошностей соединений, определют математическое ожидание m (, х,у) и эффективное знаgg чение переменной составляющей G {х,у), этой функции, качество паяных и сварных определяют по величине произведения m, õ,ó) 5<(x,ó), а запас прочности P определяют по формуле

Р=Р, ех р- (am< (х, у) +Ьб+ (х, у) +

+CN6 (x, у)), где Р— конструктивная прочность изделия; а,Ь вЂ” коэффициенты, определенные по результатам эталонных испытаний;

С вЂ” коэффициент, характеризующий жесткость циклических воздействий;

N — заданное число циклических воздействий, которому подвергается изделие в процессе эксплуатации.

1465756 ю zo м оо и и

М амЖчФиме м/

ФиМ

Составитель С. Волков

Редактор И. Касарда Техред А.Кравчук КорректорО, Обручар

Заказ 937/43 Тираж 788 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета но иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1I13035, Москва, Ж-35, Рауюская иаб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. ужгород,, ул,. Гагарина,101