Malzeme yönetimi için ultrason ile tahribatsız muayene

Ultrason, insan kulağının duyabileceğinden daha geniş bir aralıkta, fiziksel bir ortam yoluyla iletilen ve bu amaçla oluşturulan bir cihaz yardımıyla Hertz'de yönlendirilen, kaydedilen ve ölçülen mekanik bir titreşimdir.

Ses aralıkları:

Infrasonic = 1-16 Hz Sonik veya sesli = 16 Hz ila 20 KHz Ultrasonik = 20 KHz sonrası

Metalik malzemeler üzerinde ultrason testi için 0,2 ila 25 MHz'dir.

Tahribatsız-ultrason testleri

§ Prensipler

Akustik empedans, malzemelerin bir ultrasonik dalganın geçişine karşı koydukları dirençtir.Sonik dalgalara eşit akustik dalgalar.Osilasyonu teşvik eden parçacıklar arasında enerji iletimi.Osilasyon sayısı, söz konusu dalganın tipine göredir. Maddenin fraksiyonlarının (titreşebilen atomlar veya moleküller) olduğu tüm elastik ortamlarda yayılırlar Titreşim parçacıkların ayrılmasına bağlıdır.

§ Uygulamalar

Süreksizliklerin tespiti ve karakterizasyonu Kalınlık, uzama ve korozyon derecesinin ölçülmesi Fiziksel özelliklerin belirlenmesi Malzemeler arası bağlanma özellikleri.

§ Avantaj

Test, anlık sonuçlar elde etmek için daha hızlı gerçekleştirilir.Dahili süreksizliklerin konumunu belirlerken daha fazla doğruluk vardır; Boyutlarını, yönünü ve doğasını tahmin etme Küçük süreksizlikleri tespit etmek için yüksek hassasiyet Malzemenin büyük derinliklerinde süreksizliklerin tespitine imkan veren yüksek penetrasyon kapasitesi Birbirine yakın iki süreksizliği ayırt etmeye izin veren iyi çözünürlük Sadece nesnenin bir tarafından erişim gerektirir incelenmek üzere Özel güvenlik koşulları gerektirmez.

§ Sınırlamalar

Manuel yöntemleri kullanırken düşük inceleme hızı İyi teknik eğitime ve büyük deneyime sahip personel gerektirir Karmaşık geometriye, çok ince kalınlığa veya düzensiz konfigürasyona sahip parçaları incelemede zorluk Yüzeyde yüzeye yakın süreksizlikleri tespit veya değerlendirmede zorluk Ultrason tanıtılır Kalibrasyon ve referans standartları gerektirir Malzemenin yapısından etkilenir. (tane boyutu, malzeme türü) Yüksek ekipman maliyeti Bağlantı elemanı gereklidir.

§ Fiziksel ilkeler

Genlik (A). - Bir parçacığın sıfır konumundan maksimum yer değiştirmesidir. Frekans (F). - Birim zamanda tekrar eden bir olayın (döngü) meydana gelme sayısı olarak tanımlanır. Birleşik Hertz. Dalgaboyu (l).- Tam bir dalganın kapladığı mesafedir ve dalganın döngü periyodu başına hareket ettiği mesafeye eşittir. Yayılma hızı veya akustik hız (V). - Ses enerjisinin bir ortamdan geçiş hızıdır. Akustik empedans (Z).- Bir malzemenin ultrasonik dalgaların titreşimlerine gösterdiği dirençtir. Maksimum titreşim hızının ve malzeme yoğunluğunun ürünüdür.

Dalga türleri

Boyuna dalgalar. - Parçacıkların yer değiştirmeleri ultrasonun yayılmasına paraleldir. Enine dalgalar. - Parçacıkların yer değiştirmeleri ultrasonik ışının yönüne diktir. Yüzey dalgaları. - Malzemenin yüzeyi üzerinde hareket edenlerdir. ve maksimum bir dalga boyuna kadar nüfuz eder.

Ultrasonik bir sistemde kontrol edilmesi gereken ana parametreler şunlardır:

Hassasiyet. Bir dönüştürücünün küçük süreksizlikleri tespit etme yeteneğidir.

Çözünürlük. Zaman veya derinlik açısından yakın iki sinyali ayırma yeteneğidir.

Merkezi frekans. En iyi uygulama için transdüserler belirtilen frekans aralığında kullanılmalıdır.

Işın zayıflaması. Bir malzemenin içinden geçerken ultrasonik dalganın enerji kaybıdır. Ana nedenler dağılma ve emilimdir.

Dönüştürücüler

Elektrik enerjisinin mekanik enerjiye (ses dalgaları) veya tam tersi şekilde dönüştürüldüğü araçtır. Piezoelektrik etkiye bağlı olarak çalışır; bu, gerildiğinde belirli kristallerin elektriksel olarak polarize olması ve zıt yüzeyler arasında elektrik voltajı oluşturmasıdır. Bu, bir kristalin yüzlerine bir voltaj uygulandığında, kristalde bir deformasyon meydana gelmesi anlamında tersine çevrilebilir. Bu mikroskobik etki, bazı kristallerin simetri özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Piezoelektrik Malzemeler

Kuvars. Doğal kristallerden elde edilir. Mükemmel termal, kimyasal ve elektriksel kararlılık özelliklerine sahiptir. Çok serttir ve yıpranmaya ve yaşlanmaya karşı dayanıklıdır. Ne yazık ki, dönüştürme modunda parazitten muzdariptir ve akustik güç üreteçlerinin en az verimli olanıdır. Düşük frekanslarda kullanımı için yüksek voltaj gerektirir. 550 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda kullanılmalıdır çünkü bunun üzerinde piezoelektrik özelliklerini kaybetmektedir.

Lityum sülfat. Bu materyal, en verimli reseptörlerden biri olarak kabul edilir. Başlıca avantajı, çözme gücünü artıran, yaşlanmayan ve dönüştürme modundaki girişimden çok az etkilenen optimum bir akustik sönümleme elde etmenin kolaylığıdır. Dezavantajları, çok kırılgan olması, suda çözünür olması ve 75 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda kullanılması gerektiğidir.

Polarize seramikler. Sinterleme ile elde edilirler ve imalat sürecinde polarize edilirler. Düşük uyarma voltajlarında çalışırken en verimli ultrasonik güç jeneratörleri olarak kabul edilirler. Nemden neredeyse hiç etkilenmezler ve bazıları 300 ° C'ye kadar kullanılabilir. Ana sınırlamaları şunlardır: nispeten düşük mekanik direnç, bazı durumlarda dönüştürme modunda parazit vardır, yaşlanma eğilimindedirler. Ayrıca kuvarsdan daha az sertliğe ve aşınma direncine sahiptirler.

PROBDA TRANSDÜSER OLARAK KULLANILAN MALZEMELERİN ÖZELLİKLERİ

Malzeme	Verici olarak verimlilik	Alıcı olarak verimlilik	Duyarlılık	Çözme gücü	Mekanik karakteristiği
Kuvars	Kötü	Medyan	Sınırlı	Optima	İyi
Lityum sülfat	Medyan	İyi	İyi	Optima	Suda çözünebilir
Baryum titanat	İyi	Medyan	Optima	Medyan	Kırılgan
Baryum metaniyobat	İyi	Medyan	Optima	Optima	İyi
Kurşun Titanat Zirkonat	İyi	Medyan	Optima	Medyan	İyi

Dönüştürücü seçimi

Kristal sınıfı. Her bir kristal türü seçilerek, dönüştürücülerin çözümleme gücü ve hassasiyeti değiştirilebilir Kristal çapı. Kristalin çapı ne kadar büyükse, penetrasyon derinliği o kadar büyük, yakın bir alandaki uzunluk o kadar büyük ve daha az sapma. Daha yüksek bir frekans seçilerek, küçük süreksizliklerin, daha büyük yakın alan uzunluğunun, daha büyük çözümleme gücünün, daha az penetrasyon derinliğinin ve minimum sapmanın tanımlanması için daha büyük bir olasılık elde edilir.

PİZOELEKTRİK MALZEMELERİ

MALZEME	AVANTAJ	DEZAVANTAJLARI
KUVARS	* Doğal kristallerden elde edilmiştir. * Mükemmel termal, kimyasal ve elektriksel kararlılık özelliklerine sahiptir. * Çok serttir ve yıpranmaya ve yıpranmaya karşı dayanıklıdır.	Dönüştürme modunda parazit var Akustik güç jeneratörleri arasında en az verimli olanıdır. Düşük frekanslarda kullanımı için yüksek voltaj gerektirir. 550 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda kullanılmalıdır çünkü bunun üzerinde piezoelektrik özelliklerini kaybetmektedir.
Lityum sülfat	* Daha verimli alıcı. * Optimum akustik sönümleme elde etme kolaylığı. * Daha iyi çözme gücü. * Yaşlanmaz. * Dönüştürme modundaki girişimden çok az etkilenir.	* Çok kırılgandır * Suda çözünebilir * 75 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda kullanılmalıdır.
POLARİZE SERAMİK	* Sinterleme ile elde edilirler ve imalat sürecinde polarize edilirler. * Düşük uyarma voltajlarında çalışırken en verimli ultrasonik güç jeneratörleri olarak kabul edilirler. * Nemden neredeyse hiç etkilenmezler * Bazıları 300 ° C'ye kadar kullanılabilir.	* Nispeten düşük mekanik direnç, * Bazı durumlarda dönüştürme modunda parazit vardır. * Yaşlanma eğilimi vardır. * Ayrıca kuvarsdan daha az sertliğe ve aşınma direncine sahiptirler.
BARYUM TİTANAT	* Yüksek piezoelektrik modülü sayesinde iyi bir yayıcıdır.	* Kaplin ve sönümleme sorunları. * Düşük mekanik direnci ve yüksek akustik empedansı nedeniyle kullanımı 15 MHz altındaki frekanslarla sınırlıdır. * Çeşitli titreşim modları arasında etkileşim sunar. * Curie noktasının sıcaklığı 115 - 150 ° C'dir.
BARYUM METANİYOBAT	* İyi bir yayıcı olarak nitelendiren yüksek piezoelektrik bir modül sunar. * Yüksek sıcaklıklarda kullanılmasına olanak tanıyan kuvars gibi mükemmel termal stabiliteye sahiptir. * Yüksek bir iç sönümleme katsayısına sahiptir, bu nedenle kısa darbeler oluşturmak için en iyi malzeme olarak kabul edilir.	Düşük bir temel frekansa ve zayıf mekanik dirence sahiptir, bu nedenle esas olarak yüksek frekanslarda uygulanır. Çeşitli titreşim modları arasında etkileşim sunar.
ZİRKONAT KURŞUN TİTANAT	Yüksek piezoelektrik modülü nedeniyle en iyi verici olarak kabul edilir.	Ancak yüksek deformasyon katsayısı nedeniyle nemlendirilmesi en zor olanıdır. Penetrasyon problemleri olduğunda kullanılması tavsiye edilir.

Prob Türleri

Temaslı prob. Basınç ve bir bağlantı ortamı uygulanarak doğrudan test yüzeyine yerleştirilir. Düz kiriş muayeneleri için üretilmiştir. Dönüştürücüyü aşınmadan korumak için alüminyum oksit gibi sert bir malzeme ile kaplanmıştır.

Düz kirişli prob uçları. 0.5 ile 10 MHz arası frekanslarda boylamsal dalgalar yayar.Genellikle test ünitesinin doğrudan ilgi alanına yerleştirilebildiği, süreksizliklerin temas yüzeyine paralel olduğu parçaların muayenesi için kullanılır. Ayrıca süreksizliklerin tespit edilmesinde ve kalınlığın ölçülmesinde de faydalıdır.

Açısal insidans probları. Kayma, yüzey ve plaka dalgaları oluşturur. Belli bir kırılma açısına sahip olduğu plastik bir pabucun yüzeylerinden birine düz bir kiriş ünitesi bağlanarak yapılır. Darbe eko ekipmanında kullanılır ve neredeyse sadece test yüzeyine dik yöndeki süreksizliklerin tespitinde kullanılır.

Açılı prob çeşitleri. Ayakkabının boyutuna, sıklığına, şekline, tipine ve değiştirilebilirliğine göre. Test malzemesi içindeki ses kırılma açısı ayakkabı üzerinde işaretlenmiştir, çelik için ticari açılar 35, 45, 60, 70, 80, 90 derecedir.

REKOR

Metalik malzemeler için kullanılan frekanslar havada iletilmediğinden, dalgaların dönüştürücüden incelenmekte olan parçaya geçişine izin vermek için kullanılan az çok viskoz sıvı.

Kaplin Sıvısı Özellikleri:

(yüzeyi ve kalemi ıslatabilir) Yeterli viskozite, düşük zayıflama. (% 100 ses iletimi) Düşük maliyetli Toksik olmayan Aşındırıcı olmayan Yeterli akustik empedans

Kaplin Türleri:

Su Yağ Yağ Gliserin Vazelin

YANSIMASI

Akustik bir arayüze çarptığında yansıtılan ultrasonik enerji miktarı.

Yansıma kanunu. Yansıyan dalganın açısı, aynı türe ait gelen dalganın açısına eşittir.

REFRATION

Ultrasonik bir ışın bir ortamdan diğerine geçtiğinde, ortamın hızı birbirinden farklı olduğunda ve geliş yönüne göre yönü değiştirdiğinde gerçekleştirilir.

Kırılma kanunu. Her iki ortamın ayırma yüzeyine normale yaklaşan kırılan dalganın yönündeki değişiklik, ikinci ortamdaki ses hızının birinci ortamdakinden daha az veya daha yüksek olmasına bağlıdır.

V ₁ = Ortamın hızı 1 a = Geliş açısı

V ₂ = Ortamın hızı 2 q = Kırılma açısı

OSCILOGRAM'IN ÖZELLİKLERİ

CAMIN BOYUNA IŞIN PROBU

DOĞRUDAN TEMAS DENETİM YÖNTEMİ

KALİBRASYON BLOĞU

Referans standartlar, bilinen yapay süreksizlikler ve / veya kalınlıklara sahip bir blok veya bloklar dizisi olabilir. Ultrason ekipmanını kalibre etmek ve incelenen numunedeki süreksizlik göstergelerini değerlendirmek için kullanılanlar

Kalibrasyon blokları, incelenecek malzeme ile aynı fiziksel, kimyasal ve yapısal özelliklere sahip olmalıdır.

Kalibrasyon bloklarını kullanarak şunları yapabilirsiniz:

Dönüştürücü, koaksiyel kablo ve ekipmandan oluşan sistemin doğru çalıştığını doğrulayın Belirli bir boyuta eşdeğer veya daha büyük süreksizliklerin tespit edileceği kazanç veya duyarlılığı ayarlayın.

YORUMLAR

Ultrasonik test, ölçümlerimizin doğruluğunu ve doğruluğunu değiştirebilen uygun olmayan çalışma koşulları altında gerçekleştirilir. Uygulamanın geliştirilmesi sırasında eksikliklerin düzeltilebileceği veya değiştirilebileceği faaliyetlerin yapılması gerekmektedir. Bunlardan bazıları:

Farklı materyallerin bulundukları ortama göre fiziksel, kimyasal veya mekanik özelliklerini değiştirebileceğini bildiğimiz için testi yürütecek uygun bir laboratuvara sahip olun.

Testi gerçekleştirmek için gerekli tüm öğelere sahip olmadığınız için gerekli ekipman ve malzemeye sahip olun. Özel bir durum olarak, yağ kabı olmadığı için bağlama maddesinin (yağ) doğrudan onu içeren kaptan alındığını ve parmaklarla uygulandığını belirteceğiz. Bunun ultrason testine tabi tutulacak parçaların kirlenmesine neden olabileceğinden bahsetmekte fayda var.

Öğrencilerin uygulamanın gelişimini gözlemleme dağılımı, osiloskobun özellikleri nedeniyle pratikte neler olduğunu ve osiloskobun oluşturduğu grafikleri gözlemlemek mümkün olmadığından yeterli değildir.

SONUÇLAR

Bu uygulamanın gelişmesiyle birlikte aşağıdakiler gözlemlenebilir:

Ultrasonun tahribatsız muayenesi hakkında gerekli tüm teorik bilgiler, malzememizin kusurlarını bir osiloskop ekranından gösteren yüksek frekanslı bir sesin yayılmasıyla çalışıldı. "Test tüplerimize" yapılan ultrason, testi gerçekleştirmek için izlenecek prosedür olan fiziksel olarak gözlemlenebilir. Aynı şekilde, test tüpümüzün sunduğu kusur, bulunduğu mesafeyi belirleyebilecek şekilde belirlendi.Ultrason testini gerçekleştirmek için hangi ekipmanın gerekli olduğu fiziksel olarak gözlendi: Bir güç kaynağı, bir osiloskop, bir sonda, birleştirme ve Aşağıdaki parametrelerin belirlenmesi için ilgili hesaplamalar da yapılmıştır: Dalga boyu, ıraksama açısı,yakın alan ve kusur çapı.Frekans artarsa çözme gücünün daha düşük olacağı ve arka plan yankılarının ölü alanının azalacağı, ultrason testine tabi tutulan malzemelerin düzgün şekilli ve gözeneksiz malzemelerden yapılmış olması gerektiği görülmüştür.. Öte yandan, hem demir içeren hem de demir içermeyen malzemelerin bu teste tabi tutulabileceğini gördük. Ultrason testi, gözenekler, çatlaklar, isteksizlikler, kaynak kusurları vb. Gibi iç kusurları bulmamızı sağlar. Avantajlardan bazıları Her türlü malzemede kullanılır, kağıt kaydı alınabilir, iç ve yüzey altı kusurları belirlenir Dezavantajlarından bazıları şunlardır: Nitelikli personel gerektirir, yapılması gereken ekipman türünden dolayı yüksek başlangıç maliyeti kanıt.

KAYNAKÇA