Rilevamento dei difetti interni nelle fusioni tramite ultrasuoni

I test ad ultrasuoni possono rilevare difetti come cavità da ritiro, porosità da ritiro, porosità, inclusioni e crepe in getti con forme semplici e superfici piane e possono determinare la dimensione e la posizione dei difetti.

Il test ad ultrasuoni si riferisce a un metodo di iniezione di ultrasuoni (ad alta frequenza e lunghezza d'onda corta) nelfusione, e quindi rilevare i difetti interni della fusione in base alle caratteristiche della sua rifrazione e trasformazione della forma d'onda all'interfaccia. Gli ultrasuoni hanno le caratteristiche di direttività del fascio e di riflettività di propagazione.

Esistono tre tipi di test ad ultrasuoni: metodo di riflessione degli impulsi, metodo di penetrazione e metodo di risonanza. Il metodo di rilevamento a ultrasuoni comunemente utilizzato è il metodo di riflessione degli impulsi. Si riferisce ad un metodo per giudicare la dimensione e la posizione del difetto in base all'eco del difetto e all'eco della superficie inferiore.

Il principio di base del metodo di riflessione degli impulsi è che l'elemento piezoelettrico nella sonda viene eccitato da impulsi ad alta frequenza per generare impulsi ultrasonici. Quando l'onda sonora si propaga nella fusione e incontra dei difetti, una parte di essa viene riflessa indietro. La dimensione dell'onda riflessa può riflettere la dimensione, la posizione e la profondità dei difetti interni del getto. Le onde ultrasoniche che non vengono riflesse continuano a propagarsi in avanti fino a quando non vengono riflesse sul fondo della colata. L'energia sonora riflessa dal difetto e dal fondo della fusione viene successivamente ricevuta dal trasduttore piezoelettrico e quindi visualizzata sul display del rilevatore di difetti ad ultrasuoni sotto forma di ampiezza.

La sensibilità di un rilevatore di difetti ad ultrasuoni si riferisce alla sua capacità di individuare i difetti più piccoli. La sensibilità dei test a ultrasuoni è correlata a fattori quali la frequenza dell'onda ultrasonica, l'ingrandimento del rilevatore di difetti, la potenza di trasmissione, le prestazioni della sonda e la stabilità dell'alimentazione. Per garantire la trasmissione regolare delle onde ultrasoniche nel mezzo acustico, è necessario adottare un metodo di accoppiamento appropriato. Ciò richiede che la rugosità superficiale del getto sia Ra≤12,5 μm. Allo stesso tempo, per arricchire l'aria nell'intercapedine, il fluido di accoppiamento (acqua, olio lubrificante, olio per trasformatori, bicchiere d'acqua, ecc.) deve essere applicato tra la sonda e la superficie di rilevamento dei difetti della fusione.

 

Caratteristiche del rilevamento dei difetti ad ultrasuoni:

1. Alta sensibilità di rilevamento. Il rilevamento dei difetti a ultrasuoni è in grado di rilevare segnali di difetti con una pressione sonora dell'onda di riflessione dell'impulso pari solo allo 0,1% della pressione sonora incidente.

2. Elevata precisione nella localizzazione dei difetti e alta risoluzione

3. Forte applicabilità e ampia gamma di utilizzo. Il rilevamento dei difetti ad ultrasuoni è in grado di rilevare tutti i tipi di getti, ad eccezione dei getti di acciaio austenitico.

4. Basso costo, alta velocità e ampio spessore di rilevamento.

 

Le caratteristiche dell'impulso e la descrizione della forma dei diversi difetti interni delle fusioni sullo schermo del display:

1. Crepa

La crepa di fusione è una sorta di frattura del metallo, che contiene gas, ha una certa direzione ed è distribuita linearmente. Quando questi difetti vengono rilevati mediante ispezione ultrasonica, se sono perpendicolari al raggio sonoro, gli impulsi riflessi sono evidenti, netti e forti. Ma quando la sua distribuzione è parallela al fascio sonoro, non è facile trovarlo. Pertanto, durante il test, è necessario proiettarlo da più direzioni, in modo che i difetti siano il più possibile perpendicolari al raggio sonoro e sia possibile trovare crepe distribuite in tutte le direzioni.

2. Sfiatatoio

Come le crepe, le soffiature nei getti contengono gas. L'interfaccia di riflessione del foro d'aria è regolare e liscia, quindi quando il raggio sonoro è completamente perpendicolare alla sua interfaccia di riflessione, le caratteristiche e la forma dell'impulso riflesso sono simili alla crepa, ed è anche evidente, nitido e forte. Tuttavia, poiché la maggior parte degli sfiatatoi sono circolari o ellittici, quando la sonda si muove leggermente, l'impulso scompare immediatamente. Quando la sonda rileva da tutte le direzioni, si possono trovare dei fori e anche le caratteristiche dell'impulso riflesso sono piccole. Questo non è il caso delle crepe. Poiché le fessure sono distribuite linearmente con forte direzionalità, i loro impulsi riflessi non scompaiono immediatamente durante il movimento della sonda e, allo stesso tempo, non tutte possono essere trovate se ispezionate da tutte le direzioni. In base a queste caratteristiche possiamo distinguere tra pori e crepe.

3. Restringimento

La cavità di restringimento contiene gas e quando la sua superficie di riflessione effettiva è maggiore della superficie di diffusione del raggio sonoro, il percorso del suono viene riflesso totalmente e la riflessione dell'impulso sulla superficie inferiore viene eliminata. Anche le caratteristiche dell'impulso riflesso della cavità di ritiro sono evidenti, nitide e forti. Tuttavia, oltre al metodo di valutazione di cui sopra, la valutazione dei difetti della cavità da ritiro dovrebbe utilizzare anche il metodo di proiezione multipiano.

4. Inclusione di sabbia e inclusione di scorie

L'inclusione di sabbia e l'inclusione di scorie si riferiscono a getti metallici contenenti una piccola quantità di gas e inclusioni non metalliche. Queste impurità hanno l'effetto di assorbire l'energia sonora e, poiché la superficie riflettente è relativamente unica e liscia, le caratteristiche della riflessione del suo impulso sono tra evidenti, acute, forti e opache, lente e brevi. Quest'ultima situazione si verifica quando l'interfaccia tra le inclusioni e il metallo è anormalmente irregolare e aderisce saldamente al metallo.

5. Porosità da ritiro

La caratteristica di riflessione dell'impulso della porosità da ritiro è che non vi è né un impulso di riflessione della superficie inferiore né un impulso di riflessione del difetto, ma un fenomeno strisciante sulla linea di scansione dello schermo di visualizzazione.