كشف العيوب الداخلية في المسبوكات بالموجات فوق الصوتية

يمكن للاختبار بالموجات فوق الصوتية العثور على عيوب مثل تجاويف الانكماش، ومسامية الانكماش، والمسامية، والشوائب، والشقوق في المسبوكات ذات الأشكال البسيطة والأسطح المسطحة، ويمكن تحديد حجم العيوب وموقعها.

يشير اختبار الموجات فوق الصوتية إلى طريقة حقن الموجات فوق الصوتية (التردد العالي والطول الموجي القصير) فيصبومن ثم الكشف عن العيوب الداخلية للصب حسب خصائص انكساره وتحول شكل الموجة عند الواجهة. تتميز الموجات فوق الصوتية بخصائص اتجاهية الشعاع وانعكاسية الانتشار.

هناك ثلاثة أنواع من اختبارات الموجات فوق الصوتية: طريقة انعكاس النبض، وطريقة الاختراق، وطريقة الرنين. طريقة الكشف بالموجات فوق الصوتية شائعة الاستخدام هي طريقة انعكاس النبض. يشير إلى طريقة الحكم على حجم العيب وموضعه وفقًا لصدى العيب وصدى السطح السفلي.

المبدأ الأساسي لطريقة انعكاس النبض هو أن العنصر الكهرضغطي في المسبار متحمس بواسطة نبضات عالية التردد لتوليد نبضات فوق صوتية. عندما تنتشر موجة الصوت في الصب وتواجه عيوبًا، ينعكس جزء منها مرة أخرى. يمكن أن يعكس حجم الموجة المنعكسة حجم وموقع وعمق العيوب الداخلية للصب. تستمر الموجات فوق الصوتية التي لا تنعكس في الانتشار للأمام حتى تنعكس مرة أخرى إلى أسفل الصب. يتم استقبال الطاقة الصوتية المنعكسة من العيب وأسفل الصب على التوالي بواسطة محول الطاقة الكهرضغطية، ثم يتم عرضها على شاشة كاشف الخلل بالموجات فوق الصوتية في شكل سعة.

تشير حساسية كاشف الخلل بالموجات فوق الصوتية إلى قدرته على العثور على أصغر العيوب. ترتبط حساسية اختبار الموجات فوق الصوتية بعوامل مثل تردد الموجات فوق الصوتية، وتكبير كاشف الخلل، وقوة النقل، وأداء المسبار، واستقرار مصدر الطاقة. من أجل ضمان انتقال سلس للموجات فوق الصوتية إلى الوسط الصوتي، يجب اعتماد طريقة اقتران مناسبة. وهذا يتطلب أن تكون خشونة سطح الصب Ra<12.5 ميكرومتر. في الوقت نفسه، من أجل إثراء الهواء في الفجوة، يجب تطبيق سائل التوصيل (الماء، زيت التشحيم، زيت المحولات، زجاج الماء، إلخ) بين المسبار وسطح كشف العيوب في الصب.

 

ميزات الكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية:

1. حساسية كشف عالية. يمكن لكشف الخلل بالموجات فوق الصوتية اكتشاف إشارات الخلل من خلال ضغط صوت موجة انعكاس النبض بنسبة 0.1% فقط من ضغط الصوت الحادث.

2. دقة موقع عيب عالية ودقة عالية

3. قابلية تطبيق قوية ومجموعة واسعة من الاستخدام. يمكن لكشف الخلل بالموجات فوق الصوتية اكتشاف جميع أنواع المسبوكات باستثناء مصبوبات الفولاذ الأوستنيتي.

4. تكلفة منخفضة، سرعة عالية وسمك كشف كبير.

 

خصائص النبض ووصف الشكل للعيوب الداخلية المختلفة للمسبوكات على شاشة العرض:

1. الكراك

صدع الصب هو نوع من كسر المعدن، الذي يحتوي على غاز، وله اتجاه معين، ويتم توزيعه خطيًا. عندما يتم العثور على هذه العيوب عن طريق الفحص بالموجات فوق الصوتية، إذا كانت متعامدة مع شعاع الصوت، فإن النبضات المنعكسة تكون واضحة وحادة وقوية. ولكن عندما يكون توزيعه موازيا لشعاع الصوت، فإنه ليس من السهل العثور عليه. ولذلك عند الاختبار يجب أن يتم إسقاطه من اتجاهات متعددة، بحيث تكون العيوب متعامدة مع شعاع الصوت إلى أقصى حد، ومن الممكن العثور على شقوق موزعة في جميع الاتجاهات.

2. فتحة النفخ

مثل الشقوق، تحتوي فتحات النفخ الموجودة في المسبوكات على غاز. واجهة الانعكاس لفتحة الهواء منتظمة وسلسة، لذلك عندما يكون شعاع الصوت متعامدًا تمامًا مع واجهة الانعكاس الخاصة به، فإن خصائص وشكل النبض المنعكس يشبه الكراك، كما أنه واضح وحاد وقوي. ومع ذلك، نظرًا لأن معظم فتحات النفخ دائرية أو بيضاوية الشكل، فعندما يتحرك المسبار قليلاً، يختفي النبض على الفور. عندما يكتشف المسبار من جميع الاتجاهات، يمكن العثور على فتحات النفخ، وتكون خصائص النبض المنعكس صغيرة أيضًا. هذا ليس هو الحال مع الشقوق. ونظرًا لأن الشقوق موزعة خطيًا باتجاه قوي، فإن نبضاتها المنعكسة لا تختفي فورًا أثناء حركة المسبار، وفي الوقت نفسه، لا يمكن العثور عليها جميعها عند فحصها من جميع الاتجاهات. وبناء على هذه الميزات يمكننا التمييز بين المسام والشقوق.

3. الانكماش

يحتوي تجويف الانكماش على غاز، وعندما يكون سطح الانعكاس الفعال أكبر من سطح انتشار شعاع الصوت، ينعكس مسار الصوت تمامًا، ويتم التخلص من انعكاس نبض السطح السفلي. كما أن خصائص النبض المنعكس لتجويف الانكماش واضحة أيضًا وحادة وقوية. ومع ذلك، بالإضافة إلى طريقة الحكم المذكورة أعلاه، يجب أن يستخدم الحكم على عيوب تجويف الانكماش أيضًا طريقة الإسقاط متعدد المستويات.

4. إدراج الرمال و إدراج الخبث

يشير إدراج الرمل وإدراج الخبث إلى المسبوكات المعدنية التي تحتوي على كمية صغيرة من الغازات والشوائب غير المعدنية. ولهذه الشوائب تأثير امتصاص الطاقة الصوتية، ولأن السطح العاكس منفرد وأملس نسبياً، فإن خصائص انعكاسه النبضي تتراوح بين الواضح والحاد والقوي والباهت والبطيء والقصير. يحدث الوضع الأخير عندما تكون الواجهة بين الشوائب والمعدن غير منتظمة بشكل غير طبيعي وملتصقة بإحكام بالمعدن.

5. انكماش المسامية

تتمثل خاصية انعكاس النبض في مسامية الانكماش في عدم وجود نبضة انعكاس للسطح السفلي ولا نبضة انعكاس معيبة، بل هي ظاهرة زاحفة على خط المسح لشاشة العرض.