طراحي و ساخت دستگاه اندازه گيري دقيق عمق سختي قطعات فولادي به روش فراصوتي

تراگذار (پروب) فراصوتي يكي از مهمترين اجزاي آزمون غيرمخرب فراصوتي است كه وظيفه ارسال و دريافت امواج فراصوتي را برعهده داشته و تاثير بسزايي در كيفيت و صحت نتايج به دست آمده از آزمون دارد. از تراگذار فراصوتي قائم تماسي مي توان براي عيب يابي و تعيين دقيق ابعاد عيب، ضخامت‌سنجي و به دست آوردن ضرايب الاستيك ماده و ... استفاده كرد. تراگذار فراصوتي قائم تماسي از سه جزء اصلي بلوره پيزوالكتريك، ماده پشتي و لايه تطابق امپدانس تشكيل شده است. براساس دو معيار بازده بلوره پيزوالكتريك و تفاوت سرعت صوت در دو حالت مدار باز و مدار بسته، بلوره پيزوسراميك با قطر 10 ميلي‌متر و فركانس 4 مگاهرتز مناسب‌ترين گزينه براي ساخت تراگذار قائم تماسي براي انجام آزمون غيرمخرب فراصوتي برروي قطعات مي باشد. براي ايجاد حساسيت و قدرت تفكيك مناسب در تراگذار و كنترل ارتعاش بلوره، تركيبي از ذرات تنگستن و رزين اپوكسي براي استفاده به عنوان ماده پشتي تراگذار در نظر گرفته شد. براي افزايش ميزان عبور انرژي، از لايه تطابق امپدانس سراميكي با ضخامت يك چهارم طول موج در آن استفاده شد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه تراگذار فراصوتي قائم تماسي ساخته شده براساس تمامي استانداردهاي موجود عملكرد مناسبي دارد.

تراگذار (پروب) فراصوتي يكي از مهمترين اجزاي آزمون غيرمخرب فراصوتي است كه وظيفه ارسال و دريافت امواج فراصوتي را برعهده داشته و تاثير بسزايي در كيفيت و صحت نتايج به دست آمده از آزمون دارد. از تراگذار فراصوتي زاويه اي براي عيب يابي و تعيين دقيق ابعاد عيب در قطعات، بازرسي جوش و نقاطي از قطعه كه ارسال امواج فراصوتي به آن نقاط توسط تراگذار قائم تماسي امكان پذير نيست استفاده مي شود. تراگذار فراصوتي زاويه اي از سه جزء اصلي بلوره پيزوالكتريك، ماده پشتي و كفشك تشكيل شده است. براساس دو معيار بازده بلوره پيزوالكتريك و تفاوت سرعت صوت در دو حالت مدار باز و مدار بسته، بلوره پيزوسراميك مربعي با ابعاد 14×14 ميلي‌متر و فركانس 3/25 مگاهرتز مناسب‌ترين گزينه براي ساخت تراگذار زاويه اي مي باشد. براي كنترل ارتعاش بلوره، تركيبي از ذرات تنگستن و رزين اپوكسي به عنوان ماده پشتي تراگذار در نظر گرفته شده است. براي آنكه امواج فراصوتي با زاويه مشخص به داخل قطعه فولادي ارسال شوند، بلوره پيزوالكتريك برروي كفشك تراگذار كه داراي زاويه مشخصي است قرار گرفته است و همچنين هندسه كفشك طوري طراحي شده است تا امواج بازتابيده كاملا مستهلك شوند. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد تراگذار زاويه اي ساخته شده براساس تمامي استانداردهاي موجود عملكرد مناسبي دارد.

تراگذار (پروب) فراصوتي يكي از مهمترين اجزاي آزمون غيرمخرب فراصوتي است كه وظيفه ارسال و دريافت امواج فراصوتي را برعهده داشته و تاثير بسزايي در كيفيت و صحت نتايج به دست آمده از آزمون دارد. از تراگذار فراصوتي غوطه وري مي توان براي عيب يابي و تعيين دقيق ابعاد عيب، ضخامت‌سنجي و به دست آوردن ضرايب الاستيك ماده و ... استفاده كرد. تراگذار فراصوتي غوطه وري به همراه قطعه مورد بازرسي در يك مخزن آب قرار گرفته و ستوني از آب ميان تراگذار و قطعه قرار مي گيرد و به اين ترتيب داراي مزايايي از قبيل امكان حذف خطاي اپراتور، امكان تهيه تصاوير روبش-C از قطعات، امكان بازرسي قطعات داراي سطوح حساس و ... نسبت به تراگذار قائم تماسي مي باشد. تراگذار فراصوتي غوطه وري از سه جزء اصلي بلوره پيزوالكتريك، ماده پشتي و لايه تطابق امپدانس تشكيل شده است. براساس دو معيار بازده بلوره پيزوالكتريك و تفاوت سرعت صوت در دو حالت مدار باز و مدار بسته، بلوره پيزوسراميك با قطر 10 ميلي‌متر و فركانس 4 مگاهرتز مناسب‌ترين گزينه براي ساخت تراگذار غوطه وري براي انجام آزمون غيرمخرب فراصوتي برروي قطعات مي باشد. براي ايجاد حساسيت و قدرت تفكيك مناسب در تراگذار و كنترل ارتعاش بلوره، تركيبي از ذرات تنگستن و رزين اپوكسي براي استفاده به عنوان ماده پشتي تراگذار در نظر گرفته شده است. براي افزايش ميزان عبور انرژي، از لايه تطابق امپدانس از جنس پلكسي گلاس با ضخامت يك چهارم طول موج در آن استفاده شده است. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه تراگذار فراصوتي غوطه وري ساخته شده براساس تمامي استانداردهاي موجود عملكرد مناسبي دارد.

دستگاه روبش‌گر فراصوتي خود-هماهنگ با سيستم حباب‌ساز، دستگاهي با توانايي بالا در بازرسي غيرمخرب قطعات تخت و انحنادار است. در طراحي سيستم حباب‌ساز(Bubbler)، از يك سيلندر پلاستيكي با ابعاد و زواياي دقيق استفاده شده است كه ستوني از آب را بين پروب و سطح مورد بازرسي ايجاد مي‌كند و از اين طريق جفت‌كنندگي ثابت و يكنواختي براي امواج فراصوتي ارسالي/بازگشتي به/از قطعه فراهم مي‌شود. همچنين، سيستم حركتي و نگهدارنده پروب التراسونيك، به گونه‌اي طراحي و ساخته شده است كه بازرسي قطعات با سطوح تخت، انحنادار و موج‌دار با آن به آساني امكان‌پذير است. بخش فراصوتي دستگاه با استفاده از الگوريتم‌هاي تعريف شده در واحد پردازنده مركزي، انواع بازرسي‌هاي غيرمخرب اعم از عيب‌يابي اتصالات چسبي، ضخامت‌سنجي و ساير موارد را روي قطعات مختلف انجام و نتايج حاصل را به صورت تصاوير روبش C (C-اسكن) نمايش مي‌دهد. اين دستگاه در بازرسي بدون تخريب قطعات حساس از قبيل بدنه هواپيما، پره هلي‌كوپتر، قطعات ريخته‌گري‌شده و ... به كار برده مي‌شود.

براي بررسي نوآوري مطرح شده قطعات مشابه اي از سوپر الياژ Rene-80 فراهم شده است. سپس نمونه ها در دماهاي مختلف مورد عمليات حرارتي آنيلينگ قرار گرفته اند. در ادامه قطعات عمليات حرارتي شده تحت آزمون فراصوتي به روش غوطه وري قرار گرفتند. با استفاده از آناليز XRD و تصويربرداري توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري تغييرات فازγ در زمينه بررسي شد و مشخص شد كه با افزايش دماي آنيل ميزان بيشتري از فازγ در زمينه حل مي شود اين نتايج منطبق با آزمونهاي فراصوتي انجام شده بود.