شما اینجا هستید: صفحه اصلیآزمایش غیرمخربتست التراسنیک - UT بازرسي با التراسونيك (UT)

بازرسي با التراسونيك (UT)

بازرسي با التراسونيك (UT)


در اين روش ( بازرسي فراصوتي ) از امواج فراصوتي براي آشکارسازي عيوب و تعيين محل آنها استفاده مي‎شود. حوزۀ شنوايي انسان محدود به امواج صوتي با فرکانس 20 تا 20000 هرتز است و امواجي که داراي فرکانس بالاتر از اين ميزان باشند را امواج فراصوتي مي‎نامند. فرکانسهايي که معمولاً در بازرسي فراصوتي مورد استفاده قرار مي‎گيرند در محدوده MHz25 - 5/0 قرار دارند. امواج فراصوتي خصوصياتي مانند نور مرئي دارند و مي‎توانند بازتابيده، متمرکز و شکسته شوند. اين امواج هنگام عبور از سطح مشترک بين دو محيط بازتابيده مي‎شوند. و اين ويژگي اساس بازرسي فراصوتي است. به طوري که در صورت وجود هرگونه ناپيوستگي در قطعه، بخشي از امواج فراصوتي بازتابيده شده و با بررسي امواج بازتابيده شده مي‎توان به وجود و محل ناپيوستگيهاي پي برد .امواج فراصوتي توسط مواد بلورين که داراي خاصيت پيزو الکتريکي هستند توليد مي‎شوند. خاصيت پيزو الکتريک پديده‎اي دو سويه است که در آن با فشردن بلوره پيزو الکتريک ولتاژ الکتريکي توليد مي‎شود و يا بر عکس با اعمال ولتاژ الکتريکي، بلوره تغيير شکل يافته و فشرده مي‎گردد [6]. با توجه به خاصيت پيزو الکتريکي، هنگامي که ولتاژ متناوبي به بلور اعمال شود، بلور مرتعش مي‎شود و اين ارتعاشات توسط يک ماده واسط نظير آب يا روغن به ماده منتقل مي‎شود و به اين ترتيب امواجي در درون ماده سير مي‎کنند. توليد اين امواج زماني حداکثر تاثير را دارد که بلور با بسامد طبيعي خود ارتعاش کند و اين مورد به وسيله ابعاد و ثابتهاي کشساني مواد به کار رفته تعيين مي‎شود .در صورتي که موج فراصوتي بر بلوري بتابد سبب ارتعاش آن خواهد شد و جريان متناوبي از ميان صفحات بلور توليد مي‎کند. با استفاده از اين حالت مي‎توان امواج فراصوتي را آشکار سازي نمود. از اين‎رو از اين بلورها مي‎توان هم براي توليد و ارسال امواج فراصوتي و هم براي دريافت آنها استفاده نمود. رايج ترين موادي که براي اين منظور مورد استفاده قرار مي‎گيرند انواع سراميکهاي قطبي مانند تيتانات سديم بيسموت، متانيوبات سرب، تيتانات سرب و گونه‎هاي مختلفي از خانواده زيرکونات تيتانات سرب مي‎باشند .بازتاب امواج در فصل مشترک هوا- فلز عملاً 100 درصد است و براي انجام بازرسي بايد فاصله هوايي بين فلز و پروب پر شود. استفاده از روغن باعث مي‎شود در حدود 6 درصد از امواج تابيده شده از فصل مشترک عبور کند. از طرفي موج صوتي که از ميان ماده‎اي انتشار مي‎يابد، همواره بخشي از انرژيش را به سبب پراکندگي در فصل مشترکهاي ميکروسکوپي و همچنين اثر اصطکاکهاي دروني ماده از دست مي‎دهد [5]. اين موضوع نشان مي‎دهد که بازده عبور امواج فراصوتي بسيار پايين است .افزايش فرکانس موج با افزايش مقدار تضعيف صوت همراه است. با توجه به تضعيف موج فرکانسي که براي بازرسي انتخاب مي‎شود مقداري بهينه دارد و به گونه‎اي انتخاب مي‎شود که در عمق نفوذ دلخواه بتوان به حساسيت مناسبي دست يافت. معمولاً براي بازرسي قطعات فلزي از فرکانسهايي با گستره MHz20 - 10 و براي مواد پليمري MHz5 - 2 استفاده مي‎شود .

حالتهاي مختلفي از موج مانند موج طولي يا فشاري، موج عرضي يا برشي و موح سطحي يا ريلي وجود دارد. در يک محيط جامد، هر سه نوع موج طولي، عرضي و سطحي مي‎توانند انتشار يابند. ليکن در مايعات و گازها به علت عدم وجود صلبيت لازم، امواج عرضي و سطحي نمي‎توانند وجود داشته باشند پروبهاي مورد استفاده در اين روش در دو نوع عمودي و زاويه‎اي وجود دارند و هر نوع آنها شامل يک بلور است که با ارتعاش خود باعث توليد امواج فراصوتي مي‎گردد. نياز است تا پس از قطع ولتاژ، نوسان بلور ميرا گردد. به همين جهت در پشت بلور از يک ماده ميرا کننده استفاده مي‎شود. پروب نوع عمودي براي فرستادن موج فشاري تحت زاويه 90 درجه نسبت به سطح استفاده مي‎شود و تماس آن با سطح مورد نظر به صورت مستقيم و يا از طريق پوشش محافظ صورت مي‎پذيرد. از پروبهاي زاويه‎اي براي فرستادن موجهاي برشي يا ريلي استفاده مي‎شود. اين پروبها در قطعه محافظ قرار دارند .روش انجام بازرسي به دو دسته بازتابي و عبوري تقسيم مي‎شود. در روش بازتابي، امواج فراصوتي از يک سطح و توسط يک پروب به درون قطعه تابيده شده و دريافت امواج بازتابيده شده نيز توسط همان پروب انجام مي‎گيرد. امواج فراصوتي به صورت مجموعه‎اي از پاسهاي فوق العاده کوتاه مدت ارسال مي‎شود و دريافت امواج در فاصله زماني ارسال انجام مي‎شود. با استفاده از زمان رسيدن امواج برگشتي از قطعه به پروب و تفسير آنها مي‎توان فاصله عيوب از پروب و نوع آنها را تعيين نمود. در شکل (6-1) تصوير شماتيکي از اين روش نشان داده شده است .

شناسايي عيوب به وسيله روش بازتابي

در روش عبوري ارسال امواج توسط يک پروب در يک سوي قطعه و دريافت آن توسط پروب ديگري در طرف ديگر قطعه انجام مي‎شود و با توجه به اختلاف در شدت و ضعف امواج دريافتي، عيوب درون قطعه شناسايي مي‎شوند. لزوم دسترسي به دو سطح قطعه و عدم توانايي تعيين فاصله عيوب از پروب از عيوب عمده اين روش است. اين روش در شکل (6-2) نشان داده شده است .استفاده از دو پروب در روش عبوريبراي بازرسي سطح قطعه نيز مي‎توان با استفاده از روش بازتابي و ايجاد امواج سطحي عيوب را آشکارسازي نمود. نحوه آشکارسازي عيوب سطحي توسط اين روش در شکل (6-3) قابل مشاهده است .استفاده از امواج سطحي براي شناسايي عيوب سطحيبا توجه به منطقه مورد نظر و نوع قطعه هر کدام از روشهاي فوق را مي‎توان توسط پروبهاي عمودي و زاويه‎اي انجام داد. براي پر کردن فاصله هوايي بين پروب و سطح مي‎توان بين قطعه و پروب مايعي مانند آب يا روغن اعمال نمود يا قطعه و پروب را درون يک مايع قرار داد و عمل بازرسي را انجام داد. اين روش را روش غوطه‎وري مي‎نامند .

نوع نمايش تصويري در آزمون فراصوتي

اطلاعاتي را که طي آزمون فراصوتي به دست مي‎آيند به چند طريق مي‎توان به صورت تصوير نمايش داد .

الف ) نمايش تصويري A

معمول‎ترين سيستمي که مورد استفاده قرار مي‎گيرد نمايش تصويري روبشي Aاست . يک موج ناقص در سمت چپ صفحهء اسيلوسکوپ ظاهر مي‎شود که مربوط به پالس اوليه است ، موجهاي ناقص ديگري نيز روي صفحهء اسيلوسکوپ ظاهر مي‎شوند که مربوط به علامت پژواکهاي دريافتي هستند . ارتفاع پژواک معمولا متناسب با اندازهء سطح بازتاب است ، ولي مسافتي که علامت طي مي‎کند و اثرات تضعيف درون ماده روي آن تاثير دارد . در هر صورت ، با فرض يک مبناي خطي زمان ، موقعيت خطي ( پالس ) پژواک متناسب با فاصلهء سطح بازتاب از پروب است .اين نوع نمايش تصويري در تکنيکهاي بازرسي با پروب دستي معمول است .از معايب نمايش تصويري روبشيAاين است که ثبت دائم تصوير ممکن نيست ، مگر اينکه از تصوير اسيلواسکوپ عکس گرفته شود ، البته دستگاههاي جديد پيشرفته داراي وسايل ثبت ديجيتال هستند .

نمايش تصويری روبشیA

ب ) نمايش تصويري B

با نمايش تصويري روبشي Bمي توان موقعيت عيب درون قطعه را ثبت کرد . اين سيستم در شکل نشان داده شده است . لازم است که بين موقعيت پروب و اثر عيب ارتباط مختصاتي به وجود بيايد . استفاده از نمايش تصويري روبشي B به تکنيکهاي آزمون اتوماتيک و نيمه اتوماتيک محدود مي‎شود . هنگامي که پروب در موقعيت 1 است علائم روي صفحهء اسيلوسکوپ مطابق شکل هستند، iنشان دهندهء علامت اوليه و ii نمودار ديوارهء پشتي قطعه است . وقتي که پروب به موقعيت 2 مي‎رسد ، خط iii روي تصوير نشان دهندهء عيب است . اين طرز نمايش از مقطع قطعه کار مي‎تواند روي يک نمودار کاغذي ثبت شود ، عکاسي شود و يا اينکه روي پردهء بلند ثابت نمايش داده شود .

نمايش تصويری روبشی B


تکنيکهاي بازرسي در آزمون فراصوتي


وجود يک عيب در داخل يک ماده را مي‎توان با استفاده از تکنيک امواج فراصوتي عبوري يا بازتابي پيدا کرد .

روش بازتابي با پروب عمودي

اين روش در آزمون فراصوتي از معمول‎ترين تکنيکهاست و در شکل صفحات قبل نشان داده شده است . تمام يا بخشي از پالس توسط عيب داخل ماده بازتاب يافته و به وسيلهء پروب دريافت مي‎شود . اين پروب به جاي فرستنده و گيرنده عمل مي‎کند . فاصلهء زماني بين ارسال پالس و دريافت پژواک براي محاسبهء فاصلهء عيب از پروب به کار مي‎رود. روش بازتابي نسبت به روش عبوري داراي مزاياي معيني است که عبارتند از :

الف ) قطعه کار به هر شکل مي‎تواند باشد .

ب ) فقط دسترسي به يک طرف قطعه کار مورد نياز است .

پ ) فقط يک نقطهء جفت شدن وجود دارد و در نتيجه مقدار خطا حداقل مي‎شود .

ت ) فاصلهء عيبها از پروب مي‎تواند اندازه‎گيري شود .

روش عبوري با پروب عمودي

در اين روش فرستنده با استفاده از يک روغن جفت کننده با سطح قطعه کار تماس برقرار مي‎کند . يک پروب دريافت کننده روي سطح مفابل ماده نصب مي‎شود .

روش عبوری با پروب عمودی

اگر در داخل ماده هيچ گونه عيبي وجود نداشته باشد ، علامتي با يک شدت معين به گيرنده خواهد رسيد . اگر بين پروب فرستنده و گيرنده عيبي وجود داشته باشد شدت علامت دريافتي کاهش خواهد يافت . اين امر به علت بازتاب جزيي پالس عيب است که بدين ترتيب مي‎توان به وجود عيب پي برد .
اين روش معايبي دارد که عبارتند از :

الف ) قطعه کار بايد داراي دو سطح موازي باشد و به هر دو سطح آن نيز بايد دسترسي داشت .

ب ) دو عدد پروب مورد نياز است لذا جفت کردن آنها ممکن است عمل سيال اتصالي را کم بهره کند.

پ ) بايد دقت کافي به خرج داد تا دو پروب کاملا در مقابل يکديگر قرار گيرند .

ت ) علايمي از عمق عيب