Badania ultradźwiękowe pozwalają wykryć wady, takie jak wgłębienia skurczowe, porowatość skurczową, porowatość, wtrącenia i pęknięcia w odlewach o prostych kształtach i płaskich powierzchniach, a także określić rozmiar i lokalizację defektów.
Badanie ultradźwiękowe odnosi się do metody wstrzykiwania ultradźwięków (o wysokiej częstotliwości i krótkiej długości fali) doodlew, a następnie wykrywanie wad wewnętrznych odlewu na podstawie charakterystyki jego załamania i transformacji kształtu fali na granicy faz. Ultradźwięki charakteryzują się kierunkowością wiązki i współczynnikiem odbicia propagacji.
Istnieją trzy rodzaje badań ultradźwiękowych: metoda odbicia impulsu, metoda penetracji i metoda rezonansowa. Powszechnie stosowaną metodą detekcji ultradźwiękowej jest metoda odbicia impulsu. Odnosi się do metody oceny wielkości i położenia ubytku na podstawie echa ubytku i echa dolnej powierzchni.
Podstawową zasadą metody odbicia impulsu jest to, że element piezoelektryczny w sondzie jest wzbudzany impulsami o wysokiej częstotliwości w celu wygenerowania impulsów ultradźwiękowych. Kiedy fala dźwiękowa rozchodzi się w odlewie i napotyka defekty, jej część zostaje odbita. Wielkość fali odbitej może odzwierciedlać wielkość, lokalizację i głębokość wewnętrznych wad odlewu. Fale ultradźwiękowe, które nie zostały odbite, rozchodzą się dalej, aż zostaną odbite z powrotem na dno odlewu. Energia dźwiękowa odbita od wady i dna odlewu jest sukcesywnie odbierana przez przetwornik piezoelektryczny, a następnie wyświetlana na wyświetlaczu defektoskopu ultradźwiękowego w postaci amplitudy.
Czułość defektoskopu ultradźwiękowego odnosi się do jego zdolności do wykrywania najmniejszych defektów. Czułość testów ultradźwiękowych zależy od takich czynników, jak częstotliwość fali ultradźwiękowej, powiększenie defektoskopu, moc transmisji, wydajność sondy i stabilność zasilania. Aby zapewnić płynną transmisję fal ultradźwiękowych do ośrodka akustycznego, należy zastosować odpowiednią metodę sprzęgania. Wymaga to, aby chropowatość powierzchni odlewu wynosiła Ra≤12,5 μm. Jednocześnie, w celu wzbogacenia powietrza w szczelinie, pomiędzy sondę a powierzchnię wykrywania wad odlewu należy wprowadzić płyn sprzęgający (wodę, olej smarowy, olej transformatorowy, szkło wodne itp.).
Cechy ultradźwiękowego wykrywania wad:
1. Wysoka czułość wykrywania. Ultradźwiękowa detekcja wad może wykryć sygnały defektów przy ciśnieniu akustycznym fali odbicia impulsu wynoszącym zaledwie 0,1% padającego ciśnienia akustycznego.
2. Wysoka dokładność lokalizacji defektów i wysoka rozdzielczość
3. Silne zastosowanie i szeroki zakres zastosowań. Defektoskop ultradźwiękowy pozwala wykryć wszystkie rodzaje odlewów z wyjątkiem odlewów ze stali austenitycznej.
4. Niski koszt, duża prędkość i duża grubość wykrywania.
Charakterystyka impulsowa i opis kształtu różnych wad wewnętrznych odlewów na ekranie wyświetlacza:
1. Pęknięcie
Pęknięcie odlewnicze jest rodzajem pęknięcia metalu, które zawiera gaz, ma określony kierunek i jest rozłożone liniowo. Jeśli defekty te zostaną wykryte podczas kontroli ultradźwiękowej, jeśli są one prostopadłe do wiązki dźwięku, odbite impulsy są wyraźne, ostre i mocne. Kiedy jednak jego rozkład jest równoległy do wiązki dźwięku, nie jest łatwo go znaleźć. Dlatego podczas badania należy go rzutować z wielu kierunków, tak aby defekty były w jak największym stopniu prostopadłe do wiązki dźwięku i można było znaleźć pęknięcia rozmieszczone we wszystkich kierunkach.
2. Wydmuch
Podobnie jak pęknięcia, dziury w odlewach zawierają gaz. Powierzchnia odbicia otworu powietrznego jest regularna i gładka, więc gdy wiązka dźwięku jest całkowicie prostopadła do powierzchni odbicia, charakterystyka i kształt odbitego impulsu są podobne do pęknięcia, a także jest wyraźny, ostry i mocny. Jednakże, ponieważ większość otworów ma kształt okrągły lub eliptyczny, gdy sonda porusza się nieznacznie, impuls natychmiast zanika. Gdy sonda wykonuje pomiary ze wszystkich kierunków, można znaleźć dziury wdmuchowe, a charakterystyka odbitego impulsu jest również niewielka. Nie inaczej jest w przypadku pęknięć. Ponieważ pęknięcia są rozmieszczone liniowo i mają silną kierunkowość, odbite od nich impulsy nie znikają natychmiast w trakcie ruchu sondy, a jednocześnie nie wszystkie można wykryć oglądając ze wszystkich stron. Na podstawie tych cech możemy rozróżnić pory i pęknięcia.
3. Skurcz
Wnęka skurczowa zawiera gaz i gdy jej efektywna powierzchnia odbicia jest większa niż powierzchnia dyfuzji wiązki dźwięku, ścieżka dźwięku jest całkowicie odbijana, a odbicie impulsu od dolnej powierzchni jest eliminowane. Charakterystyka odbitego impulsu wnęki skurczowej jest również oczywista, ostra i silna. Jednakże oprócz powyższej metody oceny, w ocenie wad wnęki skurczowej należy również zastosować metodę rzutowania wielopłaszczyznowego.
4. Inkluzja piasku i inkluzja żużla
Wtrącenia piaskowe i wtrącenia żużlowe dotyczą odlewów metalowych zawierających niewielką ilość wtrąceń gazowych i niemetalicznych. Zanieczyszczenia te pochłaniają energię dźwiękową, a ponieważ powierzchnia odbijająca jest stosunkowo pojedyncza i gładka, charakterystyka odbicia impulsu mieści się w zakresie pomiędzy oczywistym, ostrym, mocnym i tępym, powolnym i krótkim. Ta ostatnia sytuacja ma miejsce, gdy granica między wtrąceniami a metalem jest nienormalnie nieregularna i ściśle przylega do metalu.
5. Porowatość skurczowa
Charakterystyczną cechą porowatości skurczowej odbicia impulsu jest to, że nie ma ani impulsu odbicia od dolnej powierzchni, ani impulsu odbicia defektu, ale zjawisko pełzania na linii odchylenia ekranu wyświetlacza.
Czas publikacji: 24 września 2022 r