Porušitvene metode

Neporušne metode:

vizuelna metoda
ultrazvočna kontrola
magnetna kontrola
penetrantska kontrola
radiografska kontrola
kontrola propustnosti
akustična emisija

ULTRAZVOČNA KONTROLA

Fizikalno je ultrazvok definiran kot valovanje s frekvenco nad 20.000 Hz. Če v elastičnem sredstvu ustvarimo majhno spremembo gostote kot motnjo npr. z udarcem, se nastala motnja širi skozi sredstvo kot longitudinalno in tudi transverzalno valovanje.

Lastnosti nihanj

Kontrola z ultrazvokom je zelo uporabna metoda, saj nam na ekranu s položajem signala in njegovo velikostjo prikazuje ustrezno ali neustrezno stanje materiala.

Zgodovinski pregled razvoja preiskav z ultrazvočnimi valovi.

Zvok delimo na slišni zvok, ki ima frekvenco 16-20.000 Hz, na infra zvok s frekvenco manjšo od 16 Hz (potresi) in ultra zvok, ki ima frekvenco večjo od 20.000 Hz. Pri tem je hitrost zvoka v zraku 330m/s. Longitudinalna (vzdolžna) hitrost ultrazvoka v jeklu je približno 5920 m/s, transverzalna (prečna) hitrost pa 3300 m/s.

Ultra zvočno valovanje nastaja v materialu zaradi napetosti, ki jih povzročajo elastično nihanje snovi. To nihanje se širi v materialu kot longitudinalno, transverzalno in površinsko zvočno valovnje.

Izračun hitrosti za longitudinalno, transverzalno in površinsko zvočno valovanje

Izvor ultrazvoka: nekateri kristali imajo lastnosti, da proizvajajo električno napetost, če kristal mehansko obremenjujemo. To imenujemo piezoelektrični efekt. Če pa privedemo na kristal električno napetost z visokofrekvenčnim tokom, dobimo ultra zvočno delovanje, ki ga izkorišeamo v defektoskopijo. Taki kristali so SiOz, Borti. Pri prehodu iz enega medija v drug, se ultra zvok podreja lomljenju zakonu in odboju kot normalna svetloba.

Metode ultrazvočne preiskave

Glede na vstop ali izstop ultrazvoka poznamo več postopkov:

-prehodni postopek
-impulzno-odbojni postopek
-resonančni postopek
-postopek s površinskimi ali Lambdovimi valovi

Najpogosteje uporabljamo impulzno odbojno metodo. Pri tej metodi se širi impulz ultrazvočnega valovanja iz sonde v material, ki ga preizskujemo. Ko naleti na napako se zvok delno odbije in vrne delno v aparat, ki zdaj deluje kot sprejemnik. Iz časa vračanja sklepamo na lokacijo napake (mesto napake). Iz amplitude odboja, pa sklepamo na globine napake.

PREPROST ODBOJNI MODEL

Ultrazvočno valovanje se odbija po valovnem zakonu

Pri drugi metodi merimo zvok po izstopu iz materiala. Aparatura je v tem primeru sestavljena iz odbojnika in sprejemnika.

Sistem oddajnik-sprejemnik z večimi glavami

Pri pregledu zvarov največkrat uporabljamo impulzno-odbojni postopek, ki združuje oddajnik in sprejemnik, redkeje pa sistem z dvema glavama, pri katerih je ena oddajnik, druga pa sprejemnik. Za prvi način impulz traja okrog 2 m s in ga oddajnik ponovi 50 krat na sekundo. Ultrazvok se odbije od napake ali od nasprotne strani preizkušanca. Strojni del lahko kontroliramo samo z ene strani in določimo mesto in tudi globino razpoke.
Normalne ultrazvočne glave proizvajajo longitudinalne valove.

Uporaba normalne (pravokotne) ultrazvočne glave

Zvočni oddajnik premera D in frekvence f pošilja v preizkušance s hitrostjo vzporedni snop zvočne energije do razdalje , ki označuje bližnje polje. Od tu se valovanje razširja pod kotom divergence g v oddaljeno polje .

Velik premer glave in visoka frekvenca nam dasta dolgo bližnje področje in malo divergenco, kar vidimo iz enačb:

Pri preskušanju z ultrazvokom je bistveno obnašanje zvoka na meji dveh snovi. Pri prehodu trdna snov-zrak je skoraj 100% odboj.

Čimbolj pravokotno zadene ultrazvočni snop oviro, ki je lahko napaka ali skrajni rob preizkušanca, tem več zvočne energije se odbije in nato zajame z normalno sondo pri impulznem načinu vzbujanja ultrazvoka, prav tako pa vpliva tudi material preizkušanca.

Ultrazvočno valovanje se širi v preizkušancu pod kotom divergence g . Ko zadenejo ultrazvočni valovi površino preizkušanca, se delno odbijejo pod kotom =', delno pa se transformirajo v transverzalno valovanje pod kotom kot se vidi na spodnji sliki:

Odboj longitudinalnega vala in nastanek transverzalnega

Vpadni kot: =90° -g

Odbojni kot: ='

Kot transverzalnega vala izračunamo iz odbojnega zakona, vendar je odvisen tudi od kota divergence:

Odboj UZ valov in pretvorba longitudinalnega vala v transverzalni val

Tretja metoda je za merjenje tanjših materialov, tako da spreminjamo frekvenco zvoka vse dotlej, dokler ne dosežemo lastne frekvence materiala (resonance).

Danes se uporablja računalniško podprta tehnologija preskušanja z ultrazvokom.

Primer računalniško povezanega sistema za ultrazvočno kontrolo materialov

Za umerjanje in kontrolo UZ glav uporabljamo posebno merilno napravo, ki nam da izpis karakteristik UZ glav.

Merilna naprava za merjenje karakteristik UZ glav

Izris karakteristike UZ glave

V praksi se velikokrat kontrolira pravilnost materiala gredi ali osi, kjer dobimo odboje od robov in od eventuelne razpoke.

Oblika gredi za železniško  lokomotivo

Dejanski signali pri kontroli gredi

Železniška gred pripravljena za pregled z normalnimi in kotnimi UZ glavami

Za merjenje debeline cevi, pločevin, tanjših delov se uporabljajo merilci debelin.

ZGODOVINA
LASTNOSTI NIHANJ
IZRAČUN HITROSTI

[Neporušne m.]  [Domov]   [Kontrola propustnosti]
[Vizuelna m.] [Ultrazvočna m.] [Penetrantska m.]
[Radiografska m.]  [Akustična emisija] [Magnetna m.]