تشخیص عیوب داخلی در ریخته گری توسط اولتراسونیک

آزمایش اولتراسونیک می‌تواند عیوبی مانند حفره‌های انقباض، تخلخل انقباض، تخلخل، آخال‌ها و ترک‌ها را در قالب‌های ریخته‌گری با اشکال ساده و سطوح صاف پیدا کند و می‌تواند اندازه و محل عیوب را تعیین کند.

آزمایش اولتراسونیک به روشی برای تزریق اولتراسوند (فرکانس بالا و طول موج کوتاه) بهریخته گری، و سپس تشخیص عیوب داخلی ریخته گری با توجه به ویژگی های شکست آن و تبدیل شکل موج در سطح مشترک. اولتراسوند دارای ویژگی های جهت دهی پرتو و بازتابی انتشار است.

سه نوع تست اولتراسونیک وجود دارد: روش بازتاب پالس، روش نفوذ و روش رزونانس. روش رایج تشخیص اولتراسونیک روش بازتاب پالس است. به روشی برای قضاوت در مورد اندازه و موقعیت عیب با توجه به پژواک نقص و اکو سطح پایین اشاره دارد.

اصل اساسی روش انعکاس پالس این است که عنصر پیزوالکتریک در پروب توسط پالس های فرکانس بالا برای تولید پالس های اولتراسونیک تحریک می شود. هنگامی که موج صوتی در ریخته گری پخش می شود و با نقص مواجه می شود، بخشی از آن به عقب منعکس می شود. اندازه موج منعکس شده می تواند اندازه، محل و عمق عیوب داخلی ریخته گری را منعکس کند. امواج اولتراسونیک که بازتاب نمی‌شوند به انتشار خود ادامه می‌دهند تا زمانی که به پایین قسمت ریخته‌گری منعکس شوند. انرژی صوتی منعکس شده از نقص و پایین ریخته گری به طور متوالی توسط مبدل پیزوالکتریک دریافت می شود و سپس بر روی صفحه نمایش آشکارساز نقص اولتراسونیک به شکل دامنه نمایش داده می شود.

حساسیت یک آشکارساز عیب اولتراسونیک به توانایی آن در یافتن کوچکترین نقص ها اشاره دارد. حساسیت تست اولتراسونیک به عواملی مانند فرکانس موج اولتراسونیک، بزرگ‌نمایی آشکارساز عیب، قدرت انتقال، عملکرد پروب و پایداری منبع تغذیه مربوط می‌شود. برای اطمینان از انتقال روان امواج اولتراسونیک به محیط صوتی، باید یک روش کوپلینگ مناسب اتخاذ شود. این مستلزم آن است که زبری سطح ریخته‌گری باید Ra≤12.5 میکرومتر باشد. در عین حال، برای غنی سازی هوای شکاف، سیال کوپلینگ (آب، روغن روان کننده، روغن ترانسفورماتور، شیشه آب و غیره) باید بین پروب و سطح تشخیص عیب ریخته گری اعمال شود.

 

ویژگی های تشخیص عیب اولتراسونیک:

1. حساسیت تشخیص بالا. تشخیص عیب اولتراسونیک می‌تواند سیگنال‌های نقص را با فشار صوتی موج بازتابی پالس که تنها 0.1 درصد فشار صوتی فرودی است، تشخیص دهد.

2. دقت محل نقص بالا و وضوح بالا

3. کاربرد قوی و طیف گسترده ای از استفاده. تشخیص عیب اولتراسونیک می تواند انواع ریخته گری را به جز ریخته گری فولاد آستنیتی تشخیص دهد.

4. کم هزینه، سرعت بالا و ضخامت تشخیص بزرگ.

 

مشخصات پالس و شرح شکل عیوب مختلف داخلی ریخته گری روی صفحه نمایش:

1. کرک

ترک ریخته گری نوعی شکستگی فلزی است که دارای گاز بوده و جهت مشخصی دارد و به صورت خطی توزیع می شود. هنگامی که این عیوب با بازرسی اولتراسونیک پیدا می شوند، اگر عمود بر پرتو صوت باشند، پالس های بازتاب شده آشکار، تیز و قوی هستند. اما وقتی توزیع آن موازی با پرتو صوت باشد، یافتن آن آسان نیست. بنابراین هنگام آزمایش باید از چند جهت پرتاب شود تا عیوب تا حد زیادی عمود بر پرتو صوت باشد و بتوان شکاف های پراکنده در همه جهات را یافت.

2. سوراخ دمنده

مانند ترک ها، سوراخ های دمنده در قطعات ریخته گری حاوی گاز هستند. رابط انعکاس سوراخ هوا منظم و صاف است، بنابراین زمانی که پرتو صوت کاملاً عمود بر رابط بازتابی آن باشد، خصوصیات و شکل پالس منعکس شده مشابه ترک است و همچنین واضح، تیز و قوی است. با این حال، از آنجایی که بیشتر سوراخ‌ها دایره‌ای یا بیضوی هستند، وقتی پروب کمی حرکت می‌کند، نبض بلافاصله ناپدید می‌شود. هنگامی که کاوشگر از همه جهات تشخیص می دهد، سوراخ های دمنده را می توان پیدا کرد و ویژگی های پالس منعکس شده نیز کوچک است. این مورد در مورد کرک ها صدق نمی کند. از آنجایی که ترک ها به صورت خطی با جهت گیری قوی توزیع می شوند، پالس های بازتابی آنها بلافاصله در حین حرکت کاوشگر ناپدید نمی شوند و در عین حال، در هنگام بازرسی از همه جهات نمی توان همه آنها را پیدا کرد. بر اساس این ویژگی ها می توان بین منافذ و ترک ها تمایز قائل شد.

3. جمع شدگی

حفره انقباض حاوی گاز است و هنگامی که سطح بازتاب موثر آن بزرگتر از سطح انتشار پرتو صوت باشد، مسیر صدا کاملا منعکس می شود و بازتاب پالس سطح پایین حذف می شود. ویژگی های پالس منعکس شده حفره انقباض نیز واضح، تیز و قوی است. با این حال، علاوه بر روش قضاوت فوق، برای قضاوت عیوب حفره انقباض نیز باید از روش طرح ریزی چند صفحه ای استفاده شود.

4. ماسه گنجاندن و سرباره گنجاندن

گنجاندن ماسه و گنجاندن سرباره به ریخته گری های فلزی حاوی مقدار کمی گاز و آخال های غیرفلزی اشاره دارد. این ناخالصی ها اثر جذب انرژی صوتی را دارند و چون سطح بازتاب نسبتاً منفرد و صاف است، ویژگی های بازتاب پالس آن بین آشکار، تیز، قوی و کسل کننده، کند و کوتاه است. حالت دوم زمانی رخ می دهد که سطح مشترک بین اجزاء و فلز به طور غیر طبیعی نامنظم و محکم به فلز چسبیده باشد.

5. کوچک شدن متخلخل

مشخصه انعکاس پالس تخلخل انقباض این است که نه یک پالس بازتاب سطح پایین وجود دارد و نه یک پالس انعکاس نقص، بلکه یک پدیده خزنده در خط رفت و برگشت صفحه نمایش است.