تاثیر فرکانس های مختلف اولتراسونیک در تشخیص مواد مختلف چیست؟

فناوری اولتراسونیک انقلابی در زمینه آزمایش های غیر مخرب (NDT) ایجاد کرده است و امکان بازرسی مواد مختلف را بدون ایجاد آسیب فراهم می کند. به عنوان یک تامین کننده پیشرو در ابزارهای بازرسی محلی اولتراسونیک، من از نزدیک شاهد اهمیت درک چگونگی تأثیر فرکانس های مختلف اولتراسونیک بر تشخیص مواد مختلف بوده ام. در این وبلاگ، من به بررسی این موضوع می پردازم و رابطه بین فرکانس و خواص مواد و چگونگی استفاده از این دانش را در سناریوهای بازرسی دنیای واقعی بررسی خواهم کرد.

آشنایی با فرکانس های اولتراسونیک

امواج اولتراسونیک امواج صوتی با فرکانس بالاتر از حد بالای شنوایی انسان، معمولاً بالای 20 کیلوهرتز هستند. در NDT، فرکانس‌ها معمولاً از 2 مگاهرتز تا 20 مگاهرتز متغیر هستند، اگرچه فرکانس‌های پایین‌تر و بالاتر نیز بسته به کاربرد قابل استفاده هستند. انتخاب فرکانس بسیار مهم است زیرا به طور مستقیم بر عمق نفوذ، وضوح و حساسیت بازرسی اولتراسونیک تأثیر می گذارد.

تاثیر فرکانس بر عمق نفوذ

یکی از ملاحظات اولیه هنگام انتخاب فرکانس اولتراسونیک، عمق نفوذ مورد نیاز برای بازرسی است. به طور کلی، فرکانس های پایین تر (مثلاً 2 تا 5 مگاهرتز) در مقایسه با فرکانس های بالاتر، قابلیت نفوذ بیشتری دارند. این به این دلیل است که امواج با فرکانس پایین‌تر کمتر توسط مواد جذب یا پراکنده می‌شوند و به آنها اجازه می‌دهد تا به عمق نمونه حرکت کنند.

به عنوان مثال، هنگام بازرسی اجزای فلزی ضخیم مانند آهنگری های بزرگ فولادی یا ریخته گری، فرکانس کمتری در حدود 2 تا 3 مگاهرتز ممکن است استفاده شود. این اجزا می توانند ضخامت های قابل توجهی داشته باشند و امواج فرکانس پایین تر می توانند از طریق مواد نفوذ کنند تا عیوب داخلی مانند ترک ها، تخلخل ها یا آخال ها را تشخیص دهند.

از سوی دیگر، فرکانس‌های بالاتر (مثلاً 10 تا 20 مگاهرتز) عمق نفوذ کمتری دارند. آنها برای بازرسی مواد نازک یا تشخیص سطح - نزدیک به عیوب مناسب تر هستند. به عنوان مثال، در بازرسی لوله های دیواره نازک یا مواد کامپوزیتی، فرکانس های بالاتر می توانند اطلاعات دقیقی در مورد یکپارچگی مواد نزدیک به سطح ارائه دهند.

تاثیر فرکانس بر وضوح

وضوح به توانایی سیستم بازرسی اولتراسونیک برای تمایز بین دو بازتابنده یا نقص نزدیک به هم اشاره دارد. فرکانس‌های بالاتر وضوح بهتری نسبت به فرکانس‌های پایین‌تر ارائه می‌دهند. این به این دلیل است که طول موج موج اولتراسونیک با فرکانس آن نسبت معکوس دارد. طول موج‌های کوتاه‌تر مرتبط با فرکانس‌های بالاتر می‌توانند با دقت بیشتری عیوب کوچک را تشخیص دهند و تصویر واضح‌تری از ساختار داخلی ماده ارائه دهند.

در کاربردهایی که تشخیص عیوب کوچک حیاتی است، مانند قطعات هوافضا یا مدارهای الکترونیکی، فرکانس‌های بالاتر ترجیح داده می‌شوند. به عنوان مثال، در بازرسی پره‌های توربین، که تحت شرایط استرس بالا هستند، یک بازرسی اولتراسونیک با فرکانس بالا (مثلاً 15 تا 20 مگاهرتز) می‌تواند ترک‌ها یا آخال‌های ریز را که می‌تواند عملکرد قطعه را به خطر بیندازد، شناسایی کند.

تاثیر فرکانس بر حساسیت

حساسیت توانایی سیستم بازرسی اولتراسونیک برای تشخیص عیوب کوچک است. فرکانس‌های بالاتر معمولاً حساسیت بالاتری را برای تشخیص بازتابنده‌های کوچک فراهم می‌کنند. با این حال، خواص مواد نیز می تواند بر حساسیت تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، در مواد با میرایی بالا، مانند برخی از پلیمرها یا کامپوزیت ها، حساسیت ممکن است در فرکانس های بالاتر به دلیل افزایش جذب و پراکندگی امواج مافوق صوت کاهش یابد.

در مورد مواد فلزی، فرکانس های بالاتر می تواند در تشخیص عیوب کوچک بسیار موثر باشد. به عنوان مثال، در بازرسی آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده در خودروسازی، فرکانس 5 تا 10 مگاهرتز می تواند حساسیت بالایی برای تشخیص ترک های کوچک یا تخلخل ایجاد کند.

مواد مختلف و فرکانس های بهینه

فلزات

فلزات یکی از رایج ترین موادی هستند که با استفاده از آزمایش اولتراسونیک بررسی می شوند. همانطور که قبلا ذکر شد، برای قطعات فلزی ضخیم، فرکانس های پایین تر (2 تا 5 مگاهرتز) برای نفوذ عمیق مناسب هستند. برای ورق‌های فلزی نازک‌تر یا قطعات با عیوب سطحی نزدیک، می‌توان از فرکانس‌های بالاتر (10 تا 20 مگاهرتز) استفاده کرد. به عنوان مثال، در بازرسی لوله های فولادی ضد زنگ، می توان از فرکانس 5 مگاهرتز برای بازرسی کلی استفاده کرد، در حالی که فرکانس بالاتر 15 مگاهرتز را می توان برای بازرسی سطحی دقیق تر استفاده کرد.

کامپوزیت ها

کامپوزیت‌ها، مانند پلیمرهای تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP)، دارای خواص منحصر به فردی هستند که در انتخاب فرکانس اولتراسونیک باید به دقت توجه شود. کامپوزیت ها اغلب میرایی بالایی دارند، به این معنی که فرکانس های بالاتر ممکن است به خوبی نفوذ نکنند. محدوده فرکانس 2 تا 5 مگاهرتز معمولاً برای بازرسی CFRP استفاده می شود، زیرا تعادل خوبی بین نفوذ و وضوح ایجاد می کند. این محدوده فرکانس می تواند لایه لایه شدن، حفره ها و سایر عیوب داخلی را در مواد کامپوزیت تشخیص دهد.

سرامیک

سرامیک ها مواد شکننده ای هستند که می توانند دارای عیوب داخلی مانند ترک یا تخلخل باشند. انتخاب فرکانس برای بازرسی سرامیک به اندازه و نوع جزء سرامیکی بستگی دارد. برای قطعات کوچک سرامیکی، فرکانس های بالاتر (10 تا 20 مگاهرتز) می تواند برای تشخیص عیوب سطحی و زیرسطحی کوچک استفاده شود. برای قطعات سرامیکی بزرگتر، فرکانس کمتر (2 تا 5 مگاهرتز) ممکن است برای اطمینان از نفوذ کافی مناسب تر باشد.

Real - World Applications and Our Instruments

در برنامه های کاربردی دنیای واقعی، انتخاب فرکانس اولتراسونیک اغلب یک مبادله بین نفوذ، وضوح و حساسیت است. ابزارهای بازرسی محلی اولتراسونیک ما به گونه ای طراحی شده اند که طیف گسترده ای از فرکانس ها را برای برآوردن نیازهای مختلف صنایع مختلف ارائه دهند. فرقی نمی‌کند فلزات، کامپوزیت‌ها یا سرامیک‌ها را بررسی کنید، ابزارهای ما را می‌توان برای ارائه فرکانس بهینه برای کاربرد خاص شما سفارشی کرد.

به عنوان مثال، در صنعت برق، ابزار ما می تواند برای بازرسی استفاده شودتستر خلاء مدار شکن. انتخاب مناسب فرکانس اولتراسونیک می تواند به تشخیص هر گونه نقص داخلی در مدار شکن کمک کند و از عملکرد ایمن و قابل اطمینان آن اطمینان حاصل کند. به طور مشابه، برایتجهیزات تزریق جریان اولیهودستگاه تست زمان بندی مشخصه قطع کننده مدار، بازرسی اولتراسونیک ما می تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد یکپارچگی قطعات ارائه دهد.

نتیجه گیری

در نتیجه، تاثیر فرکانس های مختلف اولتراسونیک در تشخیص مواد مختلف قابل توجه است. درک رابطه بین فرکانس، عمق نفوذ، وضوح و حساسیت برای آزمایش موثر غیر مخرب بسیار مهم است. به عنوان تامین کننده ابزارهای بازرسی محلی اولتراسونیک، ما متعهد هستیم که بهترین محصولات و راه حل ها را به مشتریان خود ارائه دهیم. ابزارهای ما برای ارائه انعطاف پذیری در انتخاب فرکانس طراحی شده اند که امکان بازرسی دقیق و قابل اعتماد طیف گسترده ای از مواد را فراهم می کند.

اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد ابزارهای بازرسی محلی اولتراسونیک ما هستید یا شرایط بازرسی خاصی دارید، توصیه می کنیم برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده است تا به شما در انتخاب فرکانس و ابزار مناسب برای برنامه شما کمک کند تا اطمینان حاصل شود که شما به بالاترین سطح دقت و کارایی بازرسی دست یابید.

مراجع

1. بری، دی، و استنلی، RK (1989). کتابچه راهنمای تکنیک های تست غیر مخرب: جلد 3 - تست اولتراسونیک. انتشارات آمتک.
2. Krautkramer, J., & Krautkramer, H. (1990). تست اولتراسونیک مواد. Springer - Verlag.
3. رز، جی ال (2014). امواج اولتراسونیک در محیط جامد انتشارات دانشگاه کمبریج