شما در این صفحه میباشید: تجهیزات بازرسی فنی   « عیب یاب اولتراسونیک

عیب یاب آلتراسونیک
Ultrasonic Flaw Detector

یکی از پرکاربردترین تجهیزات تست های غیر مخرب، دستگاه های عیب یاب التراسونیک میباشد. تست اولتراسونیک در دو دهه گذشته در بازرسی قطعات هادی صوت (مثل فلزات، مواد سرامیکی، پلاستیک ها و ...) به منظور یافتن عیوب و ناهمگونی های داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گرفته است.
تست، بازرسی و اندازه گیری تجهیزات صنعتی

 

دستگاه های عیب یاب ساخت کمپانی SIUI

SIUI Ultrasonic Flaw Detectors

دستگاه های عیب یاب آلتراسونیک ساخت کمپانی SIUI در چندین مدل با قابلیتها و تواناییهای بسیار از قبیل امکان اتصال فلش به دستگاه، امکان ضبط فیلم و عکس، دارای مود ضخامت سنجی جداگانه و ...

دستگاه ها و تجهیزات تست و اندازه گیری صنعتی

عیب یاب اولتراسونیک :
Ultrasonic Flaw Detector

 یکی از پرکاربردترین تجهیزات تست های غیر مخرب، دستگاه های عیب یاب آلتروسونیک میباشد. تست اولتراسنیک در دو دهه گذشته در بازرسی قطعات هادی صوت (مثل فلزات، مواد سرامیکی، پلاستیک ها و ...) به منظور یافتن عیوب و ناهمگونی های داخلی و خارجی ، ترک یابی، تست جوش و عیب یاب جوش مورد استفاده قرار گرفته است.  کابردهای آن شامل بازرسی قطعات آهنگری شده و ریخته شده ، تست قطعات تولید شده به روش نورد، تست جوش ها و لوله ها میباشد به عنوان دستگاه ترک یاب جوش نیز شناخته شده است. همچنین میتوان با استفاده از امواج التراسنیک ضخامت دیواره ها، سرعت صوت و میزان جذب امواج صوتی در مواد را اندازه گیری کرد.

عیب یاب التراسونیک  ( Ultrasonic Thickness gauge ) دستگاهی است كه امواجی با فركانس خیلی بالا تولید می كند كه فركانسش بیشتر از آستانه شنوایی است  و قادر است عیوب یا ناپیوستگی های ریز كه قطر آن بیشتر از نصف طول موجش است را نشان دهد .

 

 

مزیتهای روش آلتراسونیک Ultrasonic Benefits

  • تعیین سایز و عمق عیوب میسر میباشد
  • در روش آلتروسونیک تنها دسترسی به یک طرف قطعه مورد آزمایش لازم میباشد.
  • عیب یابی  به روش اولتراسونیک حساسیت زیادی در آشکار سازی عیوب صفحه ای از جمله ترک و ذوب ناقص دارد بخصوص زمانیکه راستای صوت بر آنها عمود باشد.
  • به دلیل اینکه قابلیت نفوذ موج اولتراسونیک زیاد میباشد با این روش امکان بازرسی و تست قطعات ضخیم تا حدود 200 اینچ در فولاد میسر میباشد.
  • این روش دقت بالا در تشخیص محل ناپیوستگی و شکل و سایز آن دارد.
  • دستگاه های عیب یاب آلتراسنیک بسیار سبک میباشند و به دلیل مجهز ودن آنا به باطری نیازی به جریان برق ندارند و از اینرو کار بازرسی و تست حتی در شرایط نامناسب  به خوبی امکان پذیر میباشد.

محدودیتهای روش آلتراسنیک

  • کار و اپراتوری یک دستگاه عیب یاب آلتروسونیک  و تفسیر دقیق علائم ، نیاز به دانش فنی و تجربه بالا دارد.
  • سطح تست باید تقریبا صاف باشد و در روش تست های به شیوه تماسی نیاز به کوپلنت میباشد تا موج آلتروسونیک بتواند به درون قطعه منتشر شود.
  • حساسیت روش آلتراسونیک در تشخیص ناپیوستگی های حجمی کوچک مانند حفرات گازی ، پایین است.
  • بازرسی و انجام تست غیر مخرب بر روی قطعات با سطح ناصاف، اشکال پیچیده و قطعات خیلی کوچک یا خیلی نازک با روش آلتروسنیک بسیار پیچیده و در بعضی موارد ناممکن میباشد.
  • بازرسی و تست قطعات ریخته گری و دیگر قطعاتی که دارای دانه بندی درشت میباشند به دلیل میزان بالای میرایی موج ، با روش اولتراسونیک بسیار مشکل میباشد.
  • به تست بلاک های مختلف جهت کالیبره کردن دستگاه و همچنین جهت کلاسه و طبقه بندی عیوب با هدف سایز کردن آنها ، نیاز میباشد.

روشهای عیب یابی و تست اولتراسونیک

عیب یابی به روش موج انتقالی (Through Transmission )

ترک یابی و عیب یابی به روش موج اولتراسنیک انتقالی در عیب یابی و ترک یابی با این روش قسمت انتقال یافته موج مورد استفاده قرار میگیرد و از دو پراب استفاده میشود که یکی نقش فرستنده و دیگری نقش گیرنده را بعهده دارد. پراب  آلتروسنیک فرستنده در یک طرف قطعه یا نمونه مورد تست و پراب اولتراسنیک گیرنده را در طرف دیگر قطعه و در راستای فرستنده قرار میگیرد. امواج ارسال شده توسط پروب  اولتراسنیک فرستنده بوسیله پروب گیرنده دریافت میشود. وجود عیب در مسیر موج انتقال یافته باعث انعکاس بخشی از موج اولتراسنیک میشود در نتیجه  در شدت موج التراسونیک کاهش خواهیم داشت. در صورتی که عیب بزرگ باشد حتی ممکن است تمام موج ارسالی در اثر برخورد به آن منعکس گردد و هیچ موج آلتراسونیک به پراب گیرنده نرسد. عمق یا موقعیت مکانی عیب در روش قابل تشخیص نمیباشد. در روش موج انتقالی دو فصل مشترک بین پراب و قطعه وجود دارد که هر فصل مشترک به تنهایی تاثیر کاهنده بر شدت موج آلتروسونیک خواهد داشت. همجین در این روش بسیار مهم است که تغییر مکان پروب آلتراسنیک گیرنده و فرستنده به دقت هماهنگ باشد به طوری که همیشه باید در یک راستا باشند. در این روش باید به دوطرف عیب دسترسی داشته باشیم و در سطح قطعه باید موازی یکدیگر باشند.

عیب یابی به روش بازتاب تپشی ( Pulse Echo Technique )

عیب یابی و ترک یابی به روش تپشی موج اولتراسونیک در این روش از بخشی از موج آلتروسنیک که منعکس میشود برای بررسی عیوب و بازرسی استفاده میشود. در این حالت از یک پراب (پروب ) استفاده میشود که هم نقش فرستنده و هم نقش گیرنده دارد. انرژی موج آلتروسونیک فرستاده شده به درون قطعه خیلی بیشتر از انرژی موج بازگشتی به پراب است و استفاده از امواج پیوسته ممکن نیست. لذا باید از امواج تپشی استفاده کرد. بدین منظور یک پالس بسیار کوتاه الکتریکی به پراب ارسال میشود و پراب در اثر خاصیت پیزوالکتریکی یک موج تولید میکند و به درون قطعه میفرستد. سپس پروب منتظر دریافت امواج میگردد و نقش گیرنده را بازی میکند. موج اولتراسوند به انتشار خود ادامه میدهد تا سطحی مرزی بین دو محیط باعث انعکاس جزئی یا کلی موج گردد. اگر سطح منعکس کننده عمود بر جهت انتشار باشد، موج بازتاب به مبداء خود باز میگردد. پراب امواج دریافتی را به پالسهای الکتریکی تبدیل میکند که بر روی صفحه CRT قابل مشاهده میباشد.

عیب یابی به روش تست شناور ( Immersion Technique )

عیب یاب و ترک یاب همراه با پروب اولتراسنیک Immersion در روش تست شناور قطعه کاملا درون یک مایع که اکثرا آب میباشد قرار میگیرد و پرتو صوتی یا موج اولتراسنیک از یک فاصله دورتری نسبت به قطعه به قطعه فرستاده میشود. مرز بین مایع و قطعه موجب یک اکوی سطحی میشود به بجای پالس فرستنده ، برای تنظیم عمق صفر بر روی صفحه نمایش مورد استفاده قرار میگیرد.

 مزیت عیب یابی به روش تست شناور (Immersion) یکدستی و یکنواختی جفت شدگی بین قطعه و نوسانات صوتی است. علاوه بر این پالس بازتاب سطحی از پالس فرستنده باریکتر است و قدرت تفکیک حاصل در فواصل کم بیشتر خواهد بود. بر خلاف روشهای دیگر عیب یابی به روش اولتراسونیک که تماس مستقیم بین قطعه و پروب برقرار است، دیواره پشت قطعه موجب انعکاس کامل موج اولتراسونیک نمیگردد. در نتیجه قسمتی از موج التراسوند وارد مایع میگردد و باید متوجه پالس های ناشی از محیط مایع بود. این پالسها میتوانند موجب نمایش های کاذب عیب شوند. اگر در تست از انعکاسات متعدد بر روی یک خط  شکسته استفاده شود، برد امواج اولتراسوند از قسمتی از موج طولی به موج عرضی یا بالعکس تبدیل میشود و قسمتی از انرژی صوتی هم در اثر شکست موج به مایع منتقل میشود.

در عیب یابی به روش تست شناور معمولا از پروب کانونی (Focusing Probes) استفاده میشود. پراب کانونی با تمرکز امواج در یک نقطه نسبتا کوچک ، حساسیت بالائی به دست میدهند.

انواع دستگاه های عیب یاب آلتروسونیک Ultrasonic Flaw Detector

دستگاه های عیب یاب التراسونیک Ultrasonic Flaw Detector بر اساس نحوه کار به چندین دسته قابل تقسیم میباشند که از جمله میتوان به عیب یابهای Online و Offline ، عیب یاب پرتابل و غیر پرتابل ، عیب یاب تک کاناله و چند کاناله (Multi Channel) اشاره کرد

عیب یاب التراسونیک غیر پرتابل جهت تست و بازرسی قطعات تولید شده در یک خط تولید کاربرد دارد ، مثل خطوط تولید لوله در کارخانه های لوله سازی که از یک دستگاه مولتی کانال استفاده میشود.

از روش آلتراسنیک علاوه بر عیب یابی برای ضخامت سنجی نیز استفاده میشود . دستگاه های ضخامت سنج آلتروسنیک Ultrasonic Thickness Gauge در مدلها و با قابلیتهای گوناگون وجود دارد . جهت مطالعه بیشتر در این زمینه بر روی لینک پایین کلیک نمایید.
ضخامت سنج آلتروسنیک جهت ضخامت سنجی


تجهیزات جانبی ( پراب ، کابل و تست بلاک)


تست بلاک ( Test Block )

تست بلوک و تست بلاک دستگاه ترک یاب جوش در آزمایش آلتروسنیک به منظور کالیبره کردن محورهای افقی و عمودی دستگاه و مشخص نمودن سرعت صوت در قطعه مورد تست، از بلوکهای کالیبراسیون (Test Block) مخصوصی استفاده میشود.

جنس و شرایط سطحی تست بلاک باید مشابه با قطعه مورد تست باشد. در تست بلاکها اغلب تعدادی بازتاب کننده مرجع از قبیل سوراخهای جانبی (Side Drill Hole)، سوراخهای ته صاف (Flat Bottom Hole) و شیار (Notch) با سایز و محل دقیق  وجود دارد که به منظور تنظیم حساسیت بازرسی میباشد. سیگنال ناشی از عیوب و ناپیوستگی در قطعه تحت آزمایش با سیگنال ناشی از بازتاب کننده های تست بلوک به منظور رد یا قبول عیوب ، مقایسه میشوند.

تست بلوکهای استاندارد مورد استفاده در عیب یابی با روش آلتروسنیک دارای تنوع زیادی میباشد که انتخاب آن به روش تست، قطعه مورد آزمایش و استاندارد مورد استفاده بستگی دارد
انواع تست بلوک و تست بلاک آلتروسونیک و اولتراسونیک

پرابهای آلتروسنیک (Probe)

پراب آلتروسونیک برای دستگاه آلتراسونیک پراب یا پروب اولتراسنیک وظیفه تبدیل پالس الکتریکی به موج اولتراسونیک ، انتشار آن در قطعه مورد تست، دریافت موج بازگشتی ، تبدیل موج به پالس الکتریکی و ارسال آن به پردازشگر دستگاه عیب یاب  ( Ultrasonic Flaw Detector ) را بعهده دارد.

مهمترین بخش تشکیل دهنده پراب ، کریستال موجود در آن است . این کریستال باید دارای خاصیت پیزوالکتریک باشد . اثر پیزوالکتریک یعنی اینکه اتصال ولتاژ الکتریکی به دو سر کریستال موجب ایجاد کشش مکانیکی در کریستال شده و موج اولتراسنیک ایجاد میشود . از طرفی با برخورد موج آلتراسونیک به پروب ، کریستال تحت کرنش مکانیکی قرار میگیرد و بارهای الکتریکی مثبت و منفی در دو سر کریستال پروب ایجاد میشود. اثر پیزوالکتریک در همه کریستالها مشاهده نمیشود. کوارتز شناخته شده ترین کریستالی است که این اثر در آن وجود دارد.

پرابها از جهت ساختمان و نوع موجی که در قطعه منتشر میکنند و جهت انتشار به انواع مختلفی تقسیم بندی میشوند و هر یک به منظور و هدف خاصی استفاده میشود:

  • پراب نرمال (Compression Wave Probe ) و پراب زاویه ای (Angle Probe)
  • پراب تک کرستاله (Single) و دو کریستاله (TR)
  • پرابهای Immersion
پراب و پروب آلتروسونیک