فناوری تست غیر مخرب و کاربرد آن (3)

مدار پالس فرکانس بالا آشکارساز عیب اولتراسونیک یک جریان نوسانی پالس با فرکانس بالا ایجاد می کند تا به کریستال سرامیکی پیزوالکتریک در مبدل اولتراسونیک (کاوشگر) اعمال شود، که موج اولتراسونیک را تحریک می کند و آن را به قطعه کار منتقل می کند تا بررسی شود، و هنگامی که موج اولتراسونیک را تحت تأثیر قرار می دهد، به قطعه کار منتقل می کند. (ناهمگن) در مسیر آکوستیک (مسیر انتشار موج اولتراسونیک) مواجه می‌شود، یک انعکاس در رابط ایجاد می‌شود و پژواک منعکس شده توسط پروب به ورودی سیگنال الکتریکی پالس فرکانس بالا به تقویت‌کننده گیرنده آشکارساز نقص دریافت می‌شود. پس از آن، در صفحه نمایش آشکارساز عیب، شکل موج اکو (گرافیک) متناسب با فشار صدای اکو نمایش داده می شود. اندازه از لوله های پیزو خطی را می توان با توجه به دامنه پژواک نمایش داده شده تخمین زد، و خط افقی روی صفحه نمایش را می توان به گونه ای تنظیم کرد که متناسب با زمان انتشار (فاصله) موج اولتراسونیک در محیط باشد (که معمولاً به عنوان 'کالیبراسیون' شناخته می شود)، سپس موقعیت نقص در قطعه کار را می توان بر اساس موقعیت خط افقی صفحه نمایش تعیین کرد. از موقعیت پژواک پایین قطعه کار روی خط اسکن افقی نیز می توان برای تعیین ضخامت قطعه کار استفاده کرد. فضای اشغال شده توسط امواج مافوق صوت را میدان اولتراسونیک می نامند که شامل میدان نزدیک (N طول میدان نزدیک است) و میدان دور است. توزیع فشار صوت در ناحیه میدان نزدیک یکنواخت نیست و فشار صوت در ناحیه میدان دور به طور یکنواخت با افزایش فاصله تغییر می کند. طول ناحیه میدان نزدیک به قطر ویفر مبدل و طول موج موج اولتراسونیک مرتبط است و پرتو اولتراسونیک در ناحیه میدان نزدیک در انتهای ناحیه میدان نزدیک یعنی در نقطه انتقال از منطقه میدان نزدیک به منطقه میدان دور همگرا می شود. قطر پرتو کوچکترین است (بنابراین این نقطه کانون طبیعی نیز نامیده می شود). پس از ورود به میدان دور، پرتو در یک زاویه مشخص واگرا می شود.

 شیب لبه تیر با زاویه نیمه انتشار بیان می شود، زاویه نیمه انتشار تیر یکسان است. مربوط به قطر ویفر است مبدل کریستالی دیسک سرامیکی پیزو و طول موج موج اولتراسونیک. بنابراین، در تشخیص اولتراسونیک، به منظور ارزیابی اندازه نقص با توجه به دامنه پژواک، زمانی که اندازه قطعه کار مورد بازرسی کوچک است و در محدوده ناحیه میدان نزدیک قرار می‌گیرد، معمولاً لازم است از بلوک تست مقایسه مرجع برای ارزیابی مقایسه‌ای استفاده شود، جنس بلوک تست مرجع، آکوستیک باید همسان یا مشابه ویژگی‌های آزمایشی باشد که دارای اندازه مشخص باشد. سوراخ‌ها، سوراخ‌های عرضی، سوراخ‌های ستون، شیارها، و غیره)، و دامنه پژواک پژواک تشخیص‌دهنده و همان صدا. دامنه پژواک بازتابنده فرآیند (مسیر انتشار اولتراسونیک) مقایسه می‌شود و اندازه نقص معادل با اندازه بازتابنده مصنوعی بیان می‌شود.

 در تشخیص میدان دور، به دلیل اندازه بزرگ قطعه کار، تهیه قطعه آزمایشی با اندازه مربوطه از قبل دشوار است و حمل و استفاده از آن ناخوشایند است. با توجه به اینکه فشار صوت در میدان دور به طور یکنواخت با افزایش فاصله تغییر می‌کند، تغییرات فشار صدای پژواک در بازتابنده‌های مصنوعی مختلف به طور منظم حاکم است، بنابراین منحنی فاصله - دامنه را می‌توان با محاسبه یا پیش اندازه‌گیری محاسبه کرد. (که به روش AVG یا روش DGS گفته می شود) برای تعیین حساسیت تشخیص و ارزیابی اندازه معادل نقص. لازم به ذکر است که اندازه نقص معادل ارزیابی شده در تست اولتراسونیک به این معنی است که دامنه اکو نقص با دامنه اکو بازتابنده مصنوعی یک اندازه مشخص است، اما اندازه واقعی نقص با اندازه بازتابنده مصنوعی استاندارد یکسان نیست. از آنجایی که دامنه پژواک عیب تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله جنس قطعه کار مورد بازرسی قرار می گیرد و ماهیت، اندازه، شکل، جهت، وضعیت سطحی خود عیب و همچنین مربوط به خود مشخصه های موج اولتراسونیک است، «معادل» معرفی می شود. مفهوم مقدار قابل توجهی به عنوان اندازه گیری اندازه نقص استفاده می شود. به عنوان مثال، ما می گوییم که در بازرسی اولتراسونیک مشخص شد که در یک موقعیت خاص، یک نقص سوراخ ته صاف قطر Φ2 میلی متر وجود دارد، به این معنی که دامنه اکو عیب، سوراخ پایین تخت با قطر Φ2 میلی متر است در همان موقعیت در قطعه کار (سطح پایین سوراخ کف صاف، محور پرتو پژواک عمود است، با این حال، اندازه اکتیو هم محور عمود است، اما اندازه اکتیو هم محور عمود است. اغلب از سطح زیرین سوراخ کف تخت بیشتر است، علاوه بر این، با توجه به نتایج آزمایش اولتراسونیک برای تعیین ماهیت نقص (کیفی) مشکل به خوبی حل نشده است، در حال حاضر عمدتاً به تجربه عملی تستر، سطح فنی و خواص مواد قطعه کار که باید بازرسی شود، تکیه کنید روش تشخیص حمله:

(1) انتخاب سطح تشخیص اولتراسونیک - هنگامی که پرتو اولتراسونیک عمود بر جهتی است که در آن نقص در قطعه کار گسترش می یابد یا عمود بر سطح نقص است، بهترین انعکاس را می توان به دست آورد و نرخ تشخیص عیب بالاترین است. بنابراین، در قطعه کار مورد بازرسی، سطح قطعه کار که بتواند پرتو اولتراسونیک را تا حد امکان عمود بر جهتی که ممکن است در آن عیب وجود داشته باشد، به عنوان سطح تشخیص انتخاب می شود. شکل سمت راست سطح بازرسی اولتراسونیک قطعه کار مشترک را نشان می دهد.

روشی برای تشخیص نیازهای سطح

روش تماس تشخیص موج طولی ≤3.2μm
تشخیص موج طولی با غوطه وری در آب ≤6.3μm
روش تماس تشخیص موج عرضی ≤3.2μm
تشخیص موج فارلی تماس (موج سطحی) ≤0.8μm
موج فلنج تماسی (تشخیص موج صفحه ای 6μm ≤1).

اگر سطح قطعه آزمایش الزامات آزمایش را برآورده نمی کند، باید آماده سازی سطح ویژه ای انجام شود، یا اقدامات اصلاحی خاصی (مانند روش اتصال ویژه یا جبران حساسیت) باید انجام شود.

تعیین روش کوپلینگ - زمانی که هوا بین پروب اولتراسونیک و قطعه کار مورد بازرسی وجود داشته باشد، امواج مافوق صوت منعکس شده و نمی توانند وارد قطعه کار مورد بازرسی شوند. بنابراین، یک محیط کوپلینگ بین آنها لازم است و بسته به روش کوپلینگ، می توان آن را به روش تماسی تقسیم کرد، پروب اولتراسونیک در تماس مستقیم با سطح تشخیص قطعه کار است، که در آن از روغن، روغن ترانسفورماتور، گریس، گلیسیرین، شیشه آب (سدیم سیلیکات Na2SiO3) یا چسب صنعتی، خمیر شیمیایی، و یا عامل تجاری استفاده می شود. جفت کننده ویژه برای آزمایش اولتراسونیک. روش غوطه وری در آب - ضخامت خاصی از وجود دارد حلقه سرامیک پیزوالکتریک بین پروب اولتراسونیک و سطح تشخیص قطعه کار حلقه می شود. ضخامت لایه آب بستگی به ضخامت قطعه کار، سرعت صدای مواد و الزامات بازرسی دارد، اما کیفیت آب باید تمیز باشد، از حباب ها و ناخالصی ها، قابلیت مرطوب کنندگی روی قطعه کار را دارند. 

دما باید با قطعه کار مورد بازرسی برابر باشد، در غیر این صورت تداخل بیشتری در بازرسی اولتراسونیک ایجاد می کند. روش تماس و روش غوطه وری در آب دو روش اصلی کوپلینگ مورد استفاده در تست اولتراسونیک هستند. علاوه بر این، روش های کوپلینگ ویژه مختلفی مانند روش شکاف آب، روش ستون جت آب، روش سرریز، روش فرش و روش غلتکی وجود دارد. (4) آماده سازی شرایط آزمایش، انتخاب یک آشکارساز عیب اولتراسونیک مناسب، پروب اولتراسونیک، بلوک تست استاندارد مرجع (یا برنامه محاسبه با استفاده از روش محاسبه یا منحنی دامنه فاصله، منحنی AVG یا DGS و غیره، و ابزار قبل از کالیبراسیون آزمایش (تصحیح خط پایه زمانی، تنظیم حساسیت اولیه می‌توان در بازرسی اولتراسونیک، و غیره) (5) از قطعه کار که باید بازرسی شود، اطمینان حاصل کنید که پرتو اولتراسونیک تمام مناطق مورد بازرسی را پوشش می دهد نتایج، قضاوت در مورد واجد شرایط بودن یا نبودن آزمون بر اساس شرایط فنی و معیارهای پذیرش، نتیجه گیری آزمون و صدور گزارش تست (8) پردازش - قطعات کاری را که مشکل را پیدا کرده اند علامت گذاری کنید، آنها را برای پردازش جدا کنید و علائم واجد شرایط را به فرآیند تولید بعدی یا برنامه گردش مالی منتقل کنید تشخیص انعکاس پالس اولتراسونیک، نه تنها در ضخامت سنج صنعتی، بلکه در زمینه های دیگر مانند ضخامت سنج، تشخیص ماهی، سونار زیر آب، صداگذاری اقیانوس، توپوگرافی بستر دریا و تشخیص امواج فراصوتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.