בדיקות אולטרה סאונד (UT) הפך אבן הפינה של הערכה לא הרסנית על פני תעשיות כבדות, במיוחד כדי לאמת את הצליל הפנימי של מתכות טיפול חום.מלבין להבים ל axles רכב, רכיבים העוברים עיבוד תרמי חייב להיות חופשי פגמים מוסתרים שעלולים להוביל לכישלון מוקדם. מאמר זה חוקר את עקרונות בדיקות קולי, פגמים ספציפיים להתעורר במהלך טיפול חום, וכיצד UT עוזר להבטיח את האמינות של חלקי מתכת קריטיים.

מה זה בדיקה לא נכונה?

בדיקות אולטרה סאונד משתמשות גלי קול קידוד גבוה - באופן חד-משמעי בטווח של 0.5 עד 20 MHz - כדי לחקור את הפנים של חומר. A transducer מייצר דופק של קול העובר דרך המתכת. כאשר הגל פוגש חדלות כגון סדק, הכללה, או רִיק, חלק של האנרגיה משתקף בחזרה אל המכשיר.

ישנן שתי שיטות עיקריות: הדופק-צ'ו, שבו אותו transducer שולח ומקבל את האות, ו-באמצעות-טרנסרציה, המשתמש שליחת וקבלת טרנסנפורמטים נפרדים. Pulse-echo הוא הנפוץ ביותר כי הוא מספק מידע מעמיק ועובד מהצד אחד של הרכיב.כלי UT מודרניים מציעים A-scan, B-scan, ו- C-scan, המאפשרים להצגת ויזואלית משקף במספר רב של ממדים.

הפיזיקה פשוטה אך עוצמתית.גלי סאונד נעים במהירות ידועה בחומר נתון – עבור פלדה, כ-5,900 מ'/s לגלי חשמל ארוכים.על ידי מדידה של הזמן מהדופק הראשוני להדהד, המרחק לפגום יכול להיות מחושב במדויק.זה הופך UT כמותי מאוד בהשוואה לשיטות נפח אחרות כמו רדיוגרפיה.

טיפול חום ואפקטו על גידול מתכת

טיפול חום מקיף תהליכים כגון נשימה, נורמליזציה, ריצוף, מזג, ומשקעים קשיחים.כל מחזור נועד לשנות את המיקרו-מבנה - בגודל, הפצה שלב, קשיחות או מתח חי - כדי להשיג תכונות מכניות הרצויות.עם זאת, מתח תרמי ומכני במהלך הטיפול יכול ליצור פגמים פנימיים.

למה Defects Form

קירור מהיר במהלך הניקוי יכול לייצר ⁇ תרמי גדול.אם פני השטח חוזים מהר יותר מההלב, לחץ רבילי מתפתח כי עשוי לעלות על הכוח של החומר, תוך יזום סדקים quench. בדומה, בקרת טמפרטורה לא נכונה יכול להוביל כדי לשמור על austenite או untempered ממרטן, אשר הם מתפתלים ו נוטה microcracking תחת עומסים.

שרידים ופודוזיות לעתים קרובות מקורם משלב התכה וההילה, אבל טיפול חום יכול לגרום להם לגדול או פחם. לדוגמה, הכללות sulfide מוארכות במהלך עבודה חמה; טיפול חום מאוחר עשוי לשנות את הממטריקס סביבם, מה שהופך את ההכללות יותר ככל אתרי סדקים. voids יכול גם להיווצר עקב מימן גזים בפלדה גבוהה במהלך מזג אוויר.

דלמינציה היא פגם פלאר במקביל על פני השטח, אופייני בלוחות מגולגלים או מזויפים.רכיבה תרמית במהלך טיפול חום יכול לפתוח את הזיהומים הקיימים אם החיבור חלש. פגמים אלה הם מסוכנים במיוחד משום שהם להפחית את החלקה יעילה של מעבר עומס ללא ראיות משטח גלוי.

Defects in Heat Treated Metals נדחה על ידי UT

בדיקות אולטרה סאונד רגישות למגוון רחב של הפסקות פנימיות.הרשימה הבאה מפרטת את הפגמים האופייניים שנמצאו ברכיבים לטיפול בחום:

  • (ב) ,0) סדקים קוויים (FLT:1) - פערים חדים, ליניאריים שמרכיבים במהלך קירור מהיר.הם לעתים קרובות מוכוונים למשטח ויכולים להתפשט דרך החלק.
  • (ב) ⁇ :0) ופודונים ופודולריות (FLT:1 ), חללים מפוצצים או בלתי סדירים שנותרו על ידי לכידת גז או כווץ.
  • (FLT:0) הכללות לא-מטאליות (Nonmetallicהכלה):1, חלקיקים של תחמוצות, סולפטים, או אחליקטים משובצים במריצה המתכתית.
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) סדקים קורוזיה של קורוזיה 1 ), יכולים להתחיל בסגסוגת חום מטופלת סגסוגת חשופים לסביבות קורוזיות תחת לחץ רביר. UT מזהה את הסדקים התת-קרקעיים האלה לפני שהם מגיעים אל פני השטח.
  • (ב) ויקרא י"א: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כיצד בדיקות אולטרה סאונד מטשטשות את ה Defects

מנגנון זיהוי בסיסי הוא ההשתקפות של גלי קול בממשקים. A סדק, למשל, מציג חוסר התאמה גדול בין הפלדה האוויר או תחמוצת בתוך הפער.רוב הצליל משתקף, יצירת הד חזק.המפתח להפרדה שוכנת במאפיינים:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0)Time of FlightsFLT:1 - מודד את עומק המשקף.
  • (ב) ⁇ :0) בצורת מדרגה ראשונה (FLT:1) – ספייק חד מציע משקף דיסקרטי, בעוד אות רחב, רועש עשוי להצביע על פורוזיות מבוזרת או פיזור גבול דגנים.

אטנטוציה היא גורם נוסף.כבד את המיקרו-מבני טיפול במיקרואורגניזמים עם גרגרים גדולים - כגון אלה בפלדות מכוסות וממזגות - יכול לפזר אנרגיה קול, צמצום חדירת תאים.אופרות חייבות להתאים את תדירות ולקבל לפצות.בפלדות אל-חלד או ⁇ ניקל, את הצלילים, הדורשים כיבוד מותאם אישית ופירוש.

בדיקות מודריות מודרניות (PAUT) משתמשות במספר אלמנטים שפוטרו ברצף כדי לנווט ולמקד את הדבורה אלקטרונית.זה מאפשר כיסוי נפחי מלא עם סריקה אחת ומייצרת נופים מחזוריים בזמן אמת (S-scans, B-scanscans) PAUT הוא שימושי במיוחד עבור גיאוגרפיות מורכבות כמו שיניים או רצועות דיסקטורפות שבו יחיד-הגדרה קונבנציונלית היה מתגעגע לפגמים מוגבלים.

היתרונות של בדיקות אולטרה סאונד עבור מתכת טיפול חום

UT מציע כמה יתרונות ברורים על שיטות לא הרסניות מתחרים:

  • (ב) רגישות גבוהה לתכנן פגמים כפל 1:0 (FLT:0) - ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) דיוק המדידה של המדידה 1FLT - שלא כמו רדיוגרוגרפיה, המחסמת פגמים תלת-ממדיים לדימוי דו-ממדי, UT מודד ישירות את מיקום העומק, חיוני להערכת חומרת.
  • (ב) ,0) יכולת ומהירות (FLT:1) - כלי מוחזקים מאפשרים בדיקה באתר של חלקים גדולים כמו פירים מזויפים או אסיפות מוטבעות.
  • (FLT:0) ללא קרינת סיכון FLT:1 - בניגוד לרדיוגרוגרפיה של X-ray או gamma, UT דורש לא מגן, רישיון מיוחד או אזורי בטיחות, מה שהופך אותו בטוח יותר עבור מפעילי וסביבת אנשי צוות.
  • (FLT:0) הסתברות לסעיפים עבים של ההרחבה 1 - גלי סאונד יכולים לנוע דרך כמה מטרים של פלדה עם טרנסנפצים נמוכים.

יישומים בתעשייה

בדיקות אולטרה סאונד הוא חיוני על פני מגזרים אשר מסתמכים על מתכות לטיפול חום עבור רכיבים קריטיים בטיחות.

חללי תעופה

דיסקים Turbine, דחיסות, רכיבי ציוד נחיתה, ואביזרים מבניים הם כולם חום מטופלים על קשיחות מדויקת ונוקשות. Airframers כגון בואינג ויצרנים מנועים כמו GE מציין UT של כל החלקים המסתובבים לאחר טיפול חום סופי. לדוגמה, סדק quench בדיסק מאוורר טיטניום יכול להוביל לכישלון המנועים קטסטרופליים.

רכב

Axles, crankshafts, חיבור מוטות, ו ערכות ציוד לעבור ניכוי קשיח או carburizing. UT משמש הן עבור איכות הנכנס של בר מניות, עבור בדיקה סופית של חלקים ממכונה. High-volume מערכות UT לסרוק חלקים שיעורי הייצור תוך דחיית אלה עם אינדיקציות מעל קריטריונים קבלה.הלחץ של תעשיית הרכב כלפי אלומיניום קל משקל ו מגנזיום הגדילה את הצורך עבור זיהוי מיקרו-פוחיות לאחר טיפול T6.

הדור של כוח

טורבינות Steam רוטורס, פירים גנרטורים, צינורות רותחים נעשים לעתים קרובות מ Cr-Mo-V או 12% Cr פלדה כי הם מכווצים וממוסמכים. UT מבוצע במהלך הייצור, לאחר שירות שדה, וברווחים במהלך הפעלת לפקח על סדקים חולפים או נזק מימן. בצמחים גרעיניים, UT משמש כדי לבדוק את כלי הלחץ של כלי שיט כורים להתפרצות ופגיעה.

בנייה ומכונות כבדות

להבים גדולים של בולדוזר, צרי גס, ושיניים כרייתות הן חום מטופלים עבור התנגדות ללבוש. UT בדיקות לאחר טיפול חום מאשר כי שום סדק פנימי לא יגרום לפירוק קטסטרופלי תחת עומסי שיא. אותה טכניקה מוחלת על טרמפנטים מכוונים, שבו מוטות פלדה סטריבית גבוהות מטופלים כדי להשיג כוח רבייה נדרש ולאחר מכן סריקות עבור brittleness.

מגבלות וטכניקות משלימה

בדיקות לא חוצות.זה דורש הפיכה אקוסטית טובה בין ה transducer לבין החלק; משטחים גסים, קנה מידה, או צבע יכולים לפענוח אותות.רזולוציה ליד-surface מוגבל על ידי אזור המת שנגרם על ידי הדופק הראשוני מצלצל - באופן חד משמעי את החלקים הראשונים מעט מאוד דקים או שכבות הם טוב יותר לבדוק עם זרם או משטח זרם.

מורכב גיאוגרפיות, כגון פינות חדות או חורים משורפים, ליצור השתקפות מרובות כי פגם המסיכה מהדהדים. מפעילי סקיל ו Wedges מיוחדים יכולים להפחית את זה, אבל בדיקה הופכת לאט יותר.בנוסף, UT לא יכול לזהות את סוג הפגם עם ודאות - אות משוטטת משינוי גיאומטריה יכול לחקות סדק. מסיבה זו, UT הוא לעתים קרובות בשילוב עם רדיוגרפי או צבע-נטט עבור בדיקות צלב.

במתחים לטיפול בחום, גודל דגנים ומרקם משפיעים על ביצועי UT. Coarse-goku חומרים (למשל, פלדה אל-חלד או ⁇ ניקל גבוהה) פיזור צליל בכבדות, צמצום יחס אות ל-noise.שלב UT עם טרנסנפצים בתדר נמוך (למשל, 1-2 MHz) משפר, אך פתרון סובל.

שיטות טובות ביותר עבור UT של חום טיפול קומפרסנטים

בדיקה קפדנית תלויה בהכנה זהירה ובקליברציה.הפרקטיקות הבאות הן סטנדרטיות בכל התעשייה:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) בחירה של פלוטואל (FLT:1) - השתמש הפיכה תואמים (מים, גליצרין או פסטה) כי רטוב את פני השטח ואינו משאיר שאריות קורוזיות.בחלקים חמים, הפיכה עתירה גבוהה מדורג עבור הטמפרטורה של הרכיב הוא חיוני.
  • (FLT:0) סטנדרטים של ייצוב (FLT:1) - השתמש בלוקים עם חורים שטוחים ידועים או חורים צד-דוריד נציג עמוק של טווח הבדיקה.חומר בלוק חייב להיות תכונות אקוסטיות דומות למתכת הבדיקה, כולל אותו מצב טיפול חום.
  • (FLT:0) בחירה בבחירה בבחירה ב-FLT:1 - בחר תדירות טרנספורמטיבית שמשנהתנת החלטה וחדירה. עבור פלדות פחמן מתחת 2 " עבה, 5 MHz הוא נפוץ; מעל 6", 2.25 MHz או נמוך יותר נדרש.
  • (FLT:0) דפוסים מודרניים (FLT:1) - סריקות יתר על המידה בלפחות 10% כדי להבטיח כיסוי מלא. עבור צורות מורכבות, להשתמש ב- contour-following Wedges ו- Record נתונים עבור post-analysis.
  • (FLT:0) אופרטטור הדרכה (Operator Training) 1 (התוצאות UT תלויות במידה רבה במיומנות המפעילה.

מגמות עתידיות בבדיקת אולטרה סאונד של מתכת טיפולית

התעשייה נעה לקראת אוטומציה ואינטגרציה דיגיטלית.מערכות UT רובוטיות נושאות כעת בדיקות מערך בשלבים על פני התכוונות גדולים, צמצום שגיאות אנוש וזמן מחזורי. הדמיה בזמן אמת עם לכידת ממטריקס מלאה (FMC) ושיטת מיקוד כוללת (TFM) מאפשר שיקום ברזולוציה גבוהה של תכונות פנימיות, המאפשר זיהוי פגמים קטנים כמו 0.2 מ"מ בפלדה עבה.

למידת מכונה מוחלת על סיווג סוגים פגומים של אותות UT.רשתות נילי מאומן על אלפי סדקים ידועים והדהדים יכול להבדיל בין ג'ממטים שפירים פגמים קריטיים, צמצום שיחות שקריות.זה חשוב במיוחד בייצור גבוה כרכים שבו פרשנות אנושית הופכת לצוואר הבקבוק.

טכניקות חדשות ללא הפיכה, כגון אוויר-קופאונד UT ואולטרסאונד לייזר (LGU), מתעוררים עבור חלקים חמים או נעים. LGU משתמש לייזר דופק כדי ליצור קול ומטר לייזר לזהות דשנים, המאפשר בדיקה לא מגע של רכיבים מיד לאחר טיפול חום, כאשר הם עדיין בטמפרטורות גבוהות.

מסקנה

בדיקות אולטרה סאונד נשאר השיטה היעילה ביותר לא הרסני לגילוי פגמים פנימיים מתכות טיפול חום. הרגישות שלה לסדקים, רִיק, הכללות, ו delaminations, בשילוב עם היכולת למדוד עומק מדויק, הופך אותו חיוני לאבטחת איכות בחלל, רכב, ייצור כוח, ייצור כבד. בעוד מגבלות קיימות - מצב פניות, גודל וגיאומטריה - על ההתקדמות בשלב מתקדם במערך, מכניקה, בדיקות אמינות של פונקציות לא יכול להמשיך את תהליכי בקרה אלקטרוניים, ומעבדות אבטחה, ומעבדות אבטחה.

לקריאה נוספת על סטנדרטים והליכים, מתייחס ל-UFLT:0ASTM E317FLT:1 (Standard Practice for Evaluating Performance Characteristics of אולטרה סאונד-Echo Systems) ו-FLT:2ASNT's Ultra Testing MethodeurFLT 3: 3.