Phát hiện các khuyết tật bên trong vật đúc bằng siêu âm

Kiểm tra siêu âm có thể tìm thấy các khuyết tật như khoang co ngót, độ xốp co ngót, độ xốp, tạp chất và vết nứt trong vật đúc có hình dạng đơn giản và bề mặt phẳng, đồng thời có thể xác định kích thước và vị trí của khuyết tật.

Kiểm tra siêu âm đề cập đến phương pháp đưa siêu âm (tần số cao và bước sóng ngắn) vàovật đúc, sau đó phát hiện các khuyết tật bên trong của vật đúc theo đặc điểm khúc xạ và biến đổi dạng sóng của nó tại giao diện. Siêu âm có đặc tính định hướng chùm tia và độ phản xạ lan truyền.

Có ba loại kiểm tra siêu âm: phương pháp phản xạ xung, phương pháp thâm nhập và phương pháp cộng hưởng. Phương pháp phát hiện siêu âm thường được sử dụng là phương pháp phản xạ xung. Nó đề cập đến một phương pháp đánh giá kích thước và vị trí của khuyết tật theo tiếng vang của khuyết tật và tiếng vang của bề mặt đáy.

Nguyên lý cơ bản của phương pháp phản xạ xung là phần tử áp điện trong đầu dò được kích thích bởi các xung tần số cao để tạo ra xung siêu âm. Khi sóng âm lan truyền trong vật đúc và gặp khuyết tật thì một phần sóng âm sẽ bị phản xạ trở lại. Kích thước của sóng phản xạ có thể phản ánh kích thước, vị trí và độ sâu của các khuyết tật bên trong vật đúc. Sóng siêu âm không bị phản xạ sẽ tiếp tục truyền về phía trước cho đến khi chúng bị phản xạ trở lại đáy vật đúc. Năng lượng âm thanh phản xạ từ khuyết tật và đáy vật đúc được đầu dò áp điện tiếp nhận liên tiếp, sau đó được hiển thị trên màn hình của máy phát hiện khuyết tật siêu âm dưới dạng biên độ.

Độ nhạy của máy dò khuyết tật siêu âm đề cập đến khả năng tìm ra các khuyết tật nhỏ nhất. Độ nhạy của kiểm tra siêu âm có liên quan đến các yếu tố như tần số sóng siêu âm, độ phóng đại của máy phát hiện khuyết tật, công suất truyền, hiệu suất của đầu dò và độ ổn định của nguồn điện. Để đảm bảo việc truyền sóng siêu âm vào môi trường âm thanh một cách trơn tru, phải áp dụng phương pháp ghép thích hợp. Điều này đòi hỏi độ nhám bề mặt của vật đúc phải là Ra 12,5 μm. Đồng thời, để làm giàu không khí trong khe hở, nên bôi chất lỏng ghép nối (nước, dầu bôi trơn, dầu biến thế, thủy tinh, v.v.) giữa đầu dò và bề mặt phát hiện khuyết tật của vật đúc.

 

Các tính năng của phát hiện lỗ hổng siêu âm:

1. Độ nhạy phát hiện cao. Phát hiện khuyết tật bằng siêu âm có thể phát hiện các tín hiệu khiếm khuyết với áp suất âm thanh sóng phản xạ xung chỉ bằng 0,1% áp suất âm thanh tới.

2. Độ chính xác vị trí khuyết tật cao và độ phân giải cao

3. Khả năng ứng dụng mạnh mẽ và phạm vi sử dụng rộng rãi. Phát hiện lỗ hổng siêu âm có thể phát hiện tất cả các loại vật đúc ngoại trừ vật đúc bằng thép austenit.

4. Chi phí thấp, tốc độ cao và độ dày phát hiện lớn.

 

Các đặc tính xung và mô tả hình dạng của các khuyết tật bên trong khác nhau của vật đúc trên màn hình hiển thị:

1. Vết nứt

Vết nứt đúc là một loại vết nứt kim loại, chứa khí, có hướng nhất định và phân bố tuyến tính. Khi kiểm tra siêu âm những khuyết tật này được phát hiện, nếu chúng vuông góc với chùm âm thì các xung phản xạ rõ ràng, sắc nét và mạnh mẽ. Nhưng khi sự phân bố của nó song song với chùm âm thanh thì không dễ tìm thấy. Vì vậy, khi kiểm tra phải chiếu từ nhiều hướng sao cho các khuyết tật vuông góc với chùm âm ở mức lớn nhất và có thể tìm thấy các vết nứt phân bố theo mọi hướng.

2. Lỗ phun nước

Giống như các vết nứt, các lỗ phun trên vật đúc có chứa khí. Giao diện phản xạ của lỗ khí đều đặn và mịn nên khi chùm âm thanh vuông góc hoàn toàn với giao diện phản xạ của nó, đặc điểm và hình dạng của xung phản xạ tương tự như vết nứt, đồng thời cũng rõ ràng, sắc nét và mạnh mẽ. Tuy nhiên, do hầu hết các lỗ phun đều có hình tròn hoặc hình elip nên khi đầu dò di chuyển nhẹ, xung sẽ biến mất ngay lập tức. Khi đầu dò phát hiện từ mọi hướng, có thể tìm thấy lỗ thổi và đặc tính của xung phản xạ cũng nhỏ. Đây không phải là trường hợp với các vết nứt. Do các vết nứt phân bố tuyến tính với tính định hướng mạnh nên các xung phản xạ của chúng không biến mất ngay lập tức trong quá trình chuyển động của đầu dò, đồng thời, không thể tìm thấy tất cả chúng khi kiểm tra từ mọi hướng. Dựa trên những đặc điểm này, chúng ta có thể phân biệt giữa lỗ chân lông và vết nứt.

3. Co ngót

Khoang co ngót chứa khí và khi bề mặt phản xạ hiệu dụng của nó lớn hơn bề mặt khuếch tán chùm âm thanh, đường dẫn âm thanh bị phản xạ hoàn toàn và phản xạ xung bề mặt phía dưới bị loại bỏ. Đặc điểm xung phản xạ của khoang co ngót cũng rõ ràng, sắc nét và mạnh mẽ. Tuy nhiên, ngoài phương pháp nhận định trên, việc nhận định khuyết tật khoang co ngót cũng nên sử dụng phương pháp chiếu đa mặt phẳng.

4. Bao gồm cát và bao gồm xỉ

Bao gồm cát và bao gồm xỉ đề cập đến các vật đúc kim loại có chứa một lượng nhỏ khí và các tạp chất phi kim loại. Những tạp chất này có tác dụng hấp thụ năng lượng âm thanh, và do bề mặt phản xạ tương đối đơn lẻ và mịn nên đặc điểm phản xạ xung của nó là rõ ràng, sắc nét, mạnh mẽ và buồn tẻ, chậm và ngắn. Tình huống thứ hai xảy ra khi bề mặt tiếp xúc giữa các tạp chất và kim loại không đều một cách bất thường và bám chặt vào kim loại.

5. Độ xốp co ngót

Đặc tính phản xạ xung của độ xốp co ngót là không có xung phản xạ bề mặt đáy cũng không có xung phản xạ khuyết tật mà là hiện tượng bò trên đường quét của màn hình hiển thị.