Ultrasonik muayene - Ultrasonic testing

Bir V2500 IAE uçak motorunun kanat kökleri üzerinde Ultrasonik Test (UT) örneği .
Adım 1 : UT probu, özel bir boroskop aleti (video probu) yardımıyla incelenecek bıçakların köküne yerleştirilir . Adım 2 : Cihaz ayarları girilir. Adım 3 : Prob, bıçak kökü üzerinden taranır. Bu durumda, kırmızı çizgi (veya geçit) boyunca bir gösterge (verilerdeki tepe noktası) iyi bir bıçağı gösterir; bu aralığın solundaki bir gösterge bir çatlağı gösterir.

Ultrasonik test prensibi. SOL: Bir sonda, bir test malzemesine bir ses dalgası gönderir. Biri sondanın ilk darbesinden ve ikincisi arka duvar ekosundan kaynaklanan iki gösterge vardır. SAĞ: Bir kusur, üçüncü göstergeyi oluşturur ve aynı anda arka duvar göstergesinin genliğini azaltır. Kusurun derinliği D / E p oranı ile belirlenir.

Ultrasonik test ( UT ), test edilen nesne veya malzemede ultrasonik dalgaların yayılmasına dayanan bir tahribatsız test teknikleri ailesidir . En yaygın UT uygulamalarında, merkez frekansları 0.1-15 MHz arasında ve bazen 50 MHz'e kadar olan çok kısa ultrasonik darbe dalgaları, dahili kusurları tespit etmek veya malzemeleri karakterize etmek için malzemelere iletilir. Yaygın bir örnek, örneğin boru korozyonunu izlemek için test nesnesinin kalınlığını test eden ultrasonik kalınlık ölçümüdür .

Ultrasonik testler genellikle çelik ve diğer metaller ve alaşımlar üzerinde yapılır , ancak daha az çözünürlükle de olsa beton , ahşap ve kompozitlerde de kullanılabilir . Çelik ve alüminyum konstrüksiyon, metalurji, imalat, havacılık , otomotiv ve diğer ulaşım sektörleri dahil olmak üzere birçok endüstride kullanılmaktadır .

Tarih

Katı malzemedeki kusurları tespit etmek için ultrasonik testi kullanmaya yönelik ilk çabalar 1930'larda gerçekleşti. 27 Mayıs 1940 tarihinde, Amerikan araştırmacısı Dr. Floyd Firestone ve Michigan Üniversitesi ilk pratik ultrasonik test yöntemi için bir ABD Buluş, patent için de geçerlidir. Patent 21 Nisan 1942'de "Kusur Tespit Cihazı ve Ölçüm Cihazı" başlıklı 2,280,226 sayılı ABD Patenti olarak verilmiştir. Bu tamamen yeni tahribatsız test yöntemi için patentin ilk iki paragrafından alıntılar, bu tür ultrasonik testlerin temellerini kısa ve öz bir şekilde açıklamaktadır. "Benim buluşum, malzemelerdeki yoğunluk veya elastikiyetin homojen olmama durumunu tespit etmek için bir cihazla ilgilidir. Örneğin, bir dökümde bir delik veya bir çatlak varsa, cihazım kusurun varlığının tespit edilmesini ve konumunun bulunmasını sağlar, kusur tamamen dökümün içinde olmasına ve hiçbir kısmı yüzeye çıkmamasına rağmen... Cihazımın genel prensibi, muayene edilecek parçaya yüksek frekanslı titreşimler göndermek ve zaman aralıklarının belirlenmesinden ibarettir. parça yüzeyindeki bir veya daha fazla istasyonda doğrudan ve yansıyan titreşimlerin gelmesi."

Automation Industries, Inc.'den James F. McNulty (ABD radyo mühendisi) , daha sonra, El Segundo, California'da, bu ve diğer tahribatsız test yöntemlerinin birçok zaafını ve sınırlarını erkenden geliştiren bir kişi, kendi çalışmasında ultrasonik test hakkında daha ayrıntılı olarak öğretir. ABD Patenti 3,260,105 (21 Aralık 1962'de dosyalanmış, 12 Temmuz 1966'da verilmiş, “Ultrasonik Test Aparatı ve Yöntemi” başlıklı) “Temelde ultrasonik test, bir piezoelektrik kristal dönüştürücüye ultrasonik frekansın periyodik elektrik darbeleri uygulanarak gerçekleştirilir . Kristal ultrasonik frekansta titreşir ve test edilecek numunenin yüzeyine mekanik olarak bağlanır. Bu birleştirme, hem dönüştürücünün hem de numunenin bir sıvı gövdesine daldırılmasıyla veya yağ gibi ince bir sıvı filmi aracılığıyla fiili temasla gerçekleştirilebilir. Ultrasonik titreşimler numuneden geçer ve karşılaşılabilecek herhangi bir süreksizlik tarafından yansıtılır. Yansıtılan yankı darbeleri, aynı veya farklı bir dönüştürücü tarafından alınır ve kusurun varlığını gösteren elektrik sinyallerine dönüştürülür. Yorulma veya sürünme hasarının erken aşamalarında mikroyapısal özellikleri karakterize etmek için daha gelişmiş doğrusal olmayan ultrasonik testler kullanılmalıdır. Bu doğrusal olmayan yöntemler, malzemede mikro hasarlarla karşı karşıya kaldığı için yoğun bir ultrasonik dalganın bozulduğu gerçeğine dayanmaktadır. Bozulmanın yoğunluğu, hasar seviyesi ile ilişkilidir. Bu yoğunluk akustik doğrusal olmama parametresi (β) ile ölçülebilir. β, birinci ve ikinci harmonik genliklerle ilgilidir. Bu genlikler, hızlı Fourier dönüşümü veya dalgacık dönüşümü yoluyla ultrasonik sinyalin harmonik ayrıştırılmasıyla ölçülebilir.

Nasıl çalışır

Bir şantiyede, bir teknisyen ultrasonik aşamalı dizi aleti kullanarak bir boru hattı kaynağını kusurlara karşı test ediyor . Manyetik tekerleklere sahip bir çerçeveden oluşan tarayıcı, probu bir yay ile boru ile temas halinde tutar. Islak alan, sesin boru duvarına geçmesini sağlayan ultrasonik birleştiricidir.
Kamalı çatlama gösteren bir döner şaftın tahribatsız muayenesi

Ultrasonik testte, muayene edilen nesnenin üzerinden bir teşhis makinesine bağlı bir ultrason dönüştürücüsü geçirilir. Dönüştürücü tipik olarak daldırma testinde olduğu gibi jel, yağ veya su gibi bir bağlayıcı ile test nesnesinden ayrılır. Bununla birlikte, bir Elektromanyetik Akustik Dönüştürücü (EMAT) ile ultrasonik test yapıldığında , kuplaj kullanımı gerekli değildir.

Ultrason dalga formunu almanın iki yöntemi vardır: yansıma ve zayıflama . Yansıma (veya darbe-yankı) modunda, dönüştürücü, "ses" cihaza geri yansıtıldığı için darbeli dalgaların hem gönderilmesini hem de alınmasını gerçekleştirir. Yansıyan ultrason, nesnenin arka duvarı gibi bir arayüzden veya nesne içindeki bir kusurdan gelir. Teşhis makinesi bu sonuçları , yansımanın yoğunluğunu ve yansımanın varış zamanını temsil eden mesafeyi temsil eden bir genliğe sahip bir sinyal biçiminde görüntüler . Zayıflatma (veya iletim yoluyla) modunda, bir verici bir yüzeyden ultrason gönderir ve ayrı bir alıcı ortamdan geçtikten sonra başka bir yüzeyde kendisine ulaşan miktarı algılar. Verici ve alıcı arasındaki boşluktaki kusurlar veya diğer koşullar, iletilen ses miktarını azaltır ve böylece varlıklarını ortaya çıkarır. Couplant kullanımı, yüzeyler arasındaki ayrılma nedeniyle ultrasonik dalga enerjisindeki kayıpları azaltarak işlemin verimini arttırır.

Özellikleri

Avantajlar

  1. Parçanın derinliklerindeki kusurların tespit edilmesini sağlayan yüksek nüfuz gücü.
  2. Son derece küçük kusurların tespitine izin veren yüksek hassasiyet.
  3. İç kusurların derinliğini ve paralel yüzeylere sahip parçaların kalınlığını belirlemede diğer tahribatsız yöntemlerden daha yüksek doğruluk.
  4. Kusurların boyutunu, yönünü, şeklini ve doğasını tahmin etme yeteneği.
  5. Farklı akustik özelliklere sahip bileşenlerin alaşımlarının yapısını tahmin etme yeteneği
  6. Operasyonlar veya yakındaki personel için tehlikeli değildir ve yakındaki ekipman ve malzemeler üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
  7. Taşınabilir veya yüksek düzeyde otomatik çalışma yeteneğine sahiptir.
  8. Sonuçlar hemen. Bu nedenle yerinde kararlar alınabilir.
  9. İncelenmekte olan ürünün yalnızca bir yüzeyine erişmesi gerekir.


Dezavantajları

  1. Manuel çalıştırma, deneyimli teknisyenlerin dikkatli bir şekilde çalışmasını gerektirir. Dönüştürücüler hem bazı malzemelerin normal yapısına, hem de diğer numunelerin tolere edilebilir anormalliklerine (her ikisi de "gürültü" olarak adlandırılır) ve burada numune bütünlüğünü tehlikeye atacak kadar ciddi hatalara karşı uyarıda bulunur. Bu sinyaller, muhtemelen diğer tahribatsız muayene yöntemleriyle takip edilmesini gerektiren yetenekli bir teknisyen tarafından ayırt edilmelidir.
  2. Denetim prosedürlerinin geliştirilmesi için kapsamlı teknik bilgi gereklidir.
  3. Pürüzlü, şekli düzensiz, çok küçük veya ince veya homojen olmayan parçaların incelenmesi zordur.
  4. Yüzeye düzgün yapışmış boyanın çıkarılması gerekmese de, yüzey gevşek kireç, boya vb. temizlenip çıkarılarak hazırlanmalıdır.
  5. Temassız bir teknik kullanılmadıkça, dönüştürücüler ve denetlenen parçalar arasında ultrasonik dalga enerjisinin etkili bir şekilde aktarılmasını sağlamak için kuplajlara ihtiyaç vardır. Temassız teknikler arasında Lazer ve Elektro Manyetik Akustik Dönüştürücüler ( EMAT ) bulunur.
  6. Ekipman pahalı olabilir
  7. Referans standartları ve kalibrasyon gerektirir

standartlar

Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO)
  • ISO 2400: Tahribatsız muayene - Ultrasonik test - Kalibrasyon bloğu No. 1 (2012) için spesifikasyon
  • ISO 7963: Tahribatsız muayene - Ultrasonik muayene - Kalibrasyon bloğu No. 2 (2006) için şartname
  • ISO 10863: Kaynakların tahribatsız muayenesi -- Ultrasonik muayene -- Uçuş süresi kırınım tekniğinin kullanımı (TOFD) (2011)
  • ISO 11666: Kaynakların tahribatsız muayenesi - Ultrasonik muayene - Kabul seviyeleri (2010)
  • ISO 16809: Tahribatsız muayene -- Ultrasonik kalınlık ölçümü (2012)
  • ISO 16831: Tahribatsız muayene -- Ultrasonik test -- Ultrasonik kalınlık ölçme ekipmanının karakterizasyonu ve doğrulanması (2012)
  • ISO 17640: Kaynakların tahribatsız muayenesi - Ultrasonik muayene - Teknikler, test seviyeleri ve değerlendirme (2010)
  • ISO 22825, Kaynakların tahribatsız muayenesi - Ultrasonik muayene - Östenitik çelikler ve nikel bazlı alaşımlardaki kaynakların testi (2012)
  • ISO 5577: Tahribatsız muayene -- Ultrasonik muayene -- Sözlük (2000)
Avrupa Standardizasyon Komitesi (CEN)
  • EN 583, Tahribatsız muayene - Ultrasonik muayene
  • EN 1330-4, Tahribatsız muayene - Terminoloji - Bölüm 4: Ultrasonik testte kullanılan terimler
  • EN 12668-1, Tahribatsız muayene - Ultrasonik muayene ekipmanının karakterizasyonu ve doğrulanması - Bölüm 1: Aletler
  • EN 12668-2, Tahribatsız muayene - Ultrasonik muayene ekipmanının karakterizasyonu ve doğrulanması - Bölüm 2: Sondalar
  • EN 12668-3, Tahribatsız muayene - Ultrasonik muayene ekipmanının karakterizasyonu ve doğrulanması - Bölüm 3: Kombine ekipman
  • EN 12680, Kuruluş - Ultrasonik muayene
  • EN 14127, Tahribatsız muayene - Ultrasonik kalınlık ölçümü

(Not: Almanya'da DIN EN, Çek Cumhuriyeti'nde CSN EN olarak kabul edilen CEN standartlarının bir kısmı.)

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Albert S. Birks, Robert E. Green, Jr., teknik editörler; Paul McIntire, editör. Ultrasonik test , 2. baskı. Columbus, OH: Amerikan Tahribatsız Muayene Derneği , 1991. ISBN  0-931403-04-9 .
  • Josef Krautkrämer, Herbert Krautkrämer. Malzemelerin ultrasonik testi , 4. tam devir. ed. Berlin; New York: Springer-Verlag, 1990. ISBN  3-540-51231-4 .
  • JC Drury. Teknisyenler için Ultrasonik Kusur Tespiti , 3. baskı, Birleşik Krallık: Silverwing Ltd. 2004. (Bkz. Bölüm 1 çevrimiçi (PDF, 61 kB)).
  • Tahribatsız Muayene El Kitabı, Üçüncü baskı: Cilt 7, Ultrasonik Test. Columbus, OH: Amerikan Tahribatsız Muayene Derneği.
  • Taramalı ultrasonik mikroskopi ve dalgacık dönüşümü ölçümü yoluyla elektronik cihazlardaki kusurların tespiti ve konumu, Cilt 31, Sayı 2, Mart 2002, Sayfa 77–91, L. Angrisani, L. Bechou, D. Dallet, P. Daponte, Y. Ousten
  • Charles Hellier (2003). "Bölüm 7 - Ultrasonik Test". Tahribatsız Değerlendirme El Kitabı . McGraw-Hill. ISBN'si 978-0-07-028121-9.