تست التراسونیک چیست؟

تست التراسونیک چیست؟
فهرست مطالب

تست التراسونیک ک به لاتین Ultrasonic Test (UT) گفته می شود به آزمون فراصوت نیز معروف است. این آزمون یکی از روش های تست غیر مخرب یا NDT است که امواج التراسونیک توسط یک جسم فرستاده می شوند. لازم به ذکر است، از آنجایی که این روش کاربردهای زیادی دارد در میان دیگر تست های NDT مقام برتری دارد.

یکی از مهم ترین کاربردهای آن در بررسی مدل های گوناگون قطعات، علل الخصوص جهت آزمایش جوش قطعات لحیم کاری شده می باشد. همانطور که گفته شد، این تست بر پایه امواج فراصوت بوده که به وسیله تبدیل (Transducer) ایجاد می شود.
همچنین این امواج از دایره شنوایی انسان (که بین 20 هرتز تا 20 کیلو هرتز است) فاصله بسیاری دارد. موج های ایجاد شده توسط تبدیل، که فرکانس بالایی نیز دارند، به داخل قطعه ارسال شده و پس از آن انعکاس پیدا می کنند. بدین ترتیب امکان یافتن نقص های عمیق و غیر سطحی قطعات و ملاحظه آن ها وجود خواهد داشت.
لازم به ذکر است که، امواجی به نام امواج پالس کوتاه وجود دارند که فرکانس های بین 0.1 تا 15 مگاهرتز می باشد و از طرفی بیشتر برنامه های بررسی التراسونیک از آن ها بهره گیری می کنند. البته باید گفت که امکان استفاده از فرکانس های تا 50 مگاهرتز هم وجود دارد.
یکی دیگر از کاربردهای تست التراسونیک، سنجش قطر التراسونیک می باشد که جهت مشخص نمودن قطر یک شی مانند لوله، مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه با ما همراه باشید تا اطلاعات کامل تری در رابطه با تست التراسونیک UT در اختیارتان قرار دهیم.

نحوه عملکرد تست التراسونیک

بازرسی UT از تبدیلی به نام پیزوالکتریک که به یک دستگاهی که وجود جریان های برق مغناطیسی را ظاهر می کند، متصل می باشد، استفاده می کند. گفتنی است که ظاهر اولیه آن مانند یک دریافت کننده پالس و یک نمایشگر اسیلوسکوپ می باشد.
تبدیل از شی ای که مورد بازرسی قرار داده شده است، رد می شود که عموما به وسیله روغن یا ژل به شی تحت تست زوج نیرو می شود. این امر جهت ارسال نیروی صوتی از تبدیل به قطعه مد نظر صورت می گیرد.
به عبارت دیگر، نحوه عملکرد تست UT را می توان اینگونه بیان کرد که: با توجه به این موضوع که در این تست امواج با فرکانس های بین 5 مگاهرتز تا 25 مگاهرتز به وسیله تبدیل ایجاد شده و به درون قطعه ای که بر روی آن آزمایش انجام می شود، ارسال می شود و از طرفی، زمانی که این امواج در فرایند حرکتی خود در مسیر، با نقص های ایجاد شده در قطعه (مانند ناخالصی های گرفتار شده، ناپیوستگی اجزا یا تَرَک) مواجه می شود، انعکاس پیدا کرده و پژواک امواج فراصوت که از ماده ای که تحت آزمایش است، می درخشد؛ پس از تبدیل، شبیه به سیگنال در نمایشگر نمایان می شود.

کاربردهای تست التراسونیک

این تست روشی بنیاد ساز بوده که در این فرایند موج های فراصوت به سمت قطعه ارسال شده و به این صورت نواقص عمیق و غیر سطحی ماده شناسایی می شود. ساختار عملکرد این تست این گونه است که شتاب صوت در جو های گوناگون، متفاوت است.
بنابراین در مواقعی که موج های ارسال شده به نواقص و گسستگی های داخل قطعه اصابت می کند، منجر به تحول در جو شده و انعکاس پیدا می کند؛ همچنین این موضوع بیانگر موجودیت نواقص در داخل ماده است.
با توجه به این که در تست UT نیروی رخنه توسط موج های فراصوت زیاد است و از طرفی وسایل مرتبط با این تست، بسیار حساس می باشد و موارد دیگری نظیر هزینه های تقریبا کم، شتاب عملکرد مناسب در مهار کیفیت کالاهای سیر تولید از جمله: آهنگری، نورد، فورجینگ و غیره وجود دارد، تمام این موارد، این تست را به یک آزمایش پرطرفدار میان مردم تبدیل کرده است.
از دیگر کاربردهای تست UT شناسایی نواقص جوش در فرایند بررسی جوش می باشد که از دیگر کاربردهای تست التراسونیک رایج تر است.

روش های تست التراسونیک

امروزه به طور کلی، دو روش برای پیدا کردن نقص های داخل یک ماده وجود دارد که به کمک تست التراسونیک می توان آن ها را تشخیص داد. این دو روش عبارتند از روش های اکو پالس (پژواک) و انتقال مستقیم. در ادامه به بررسی هر کدام از این روش ها پرداخته ایم.

روش اکو پالس (پژواک)

در این روش، تبدیل پیزوالکتریک امواج مکانیکی را به درون ماده ارسال کرده و می گیرد. همچنین دریافت کننده نیروی مکانیکی را مجددا به نیروی الکتریکی تغییر داده تا سیگنال ها جهت آنالیز نتایج استفاده شوند.
لازم به ذکر است که روش اکو پالس یکی از رایج ترین متدهای انجام تست UT تلقی می شود که در آن آسه افقی نمایشگر هماهنگ با زمان رد شدن موج در داخل ماده است و آسه قائم مرتبط با دامنه پالس است. لازم به ذکر است که این روش در نمونه های آزمایشی عظیم و با اشکال به هم ریخته، کاربرد بیشتری دارد.
به زبان ساده تر، در روش پالس همان تبدیل، نیروی موج صوتی را انتشار داده و دریافت می کند. این متد سیگنال های اکو یک واسطه را مورد استفاده قرار داده تا موج ها به سمت جست و جوگر بازتاب داده شود.
همچنین برآیندها به شکل یک نمودار خط نمایش داده شده که دامنه روی آسه y و شدت، مسافت یا زمان در آسه x نمایش می دهد و در نهایت گودی سیگنال را توسط ماده مشخص می کند.
نکته ای که در این بین باید به آن اشاره کنیم این است که روش پژواک دارای یک سری محدودیت هایی است که در ادامه به آن ها اشاره کرده ایم:
  • عدم توانایی شناخت نواقصی که در جانب سطح یا منطقه مرگ (Dead Zone) قرار دارند.
  • در صورتی که نقص کوچکی، پشت نقص بزرگی بایستد، سایه ایجاد شده و نقص تشخیص داده نخواهد شد.
  • در صورتی که یک نقص، در راستای امواج فرستاده شده باشد، با این روش نمی توان آن نقص را شناسایی کرد.
  • به دلیل آن که امواج می بایست به صورت رفت و برگشتی از گذرگاه عبور کنند، امکان ایجاد ارورِ کم شدن دامنه جهت شناسایی اندازه نواقص، وجود خواهد داشت.
روش اکو پالس (پژواک)

روش انتقال مستقیم

در این روش یک انتقال دهنده UT در یک طرف ماده قرار گرفته و در طرف دیگر آن، یک دریافت کننده UT قرار می گیرد. روش انتقال مستقیم نخستین متد استفاده شده در تست التراسونیک تلقی می شود که شامل برخی مزایای قابل توجهی است که در ادامه به آن ها اشاره کرده ایم:
  • در مواقعی که موج در حال رفت و برگشت است، انرژی آن اتلاف نمی شود.
  • منطقه مرگی در آن وجود ندارد.
  • وابستگی ای به جهت نقص برای نمایش وجود ندارد.
لازم به ذکر است که این روش علاوه بر برخورداری از مزایای بخصوص، دارای یک سری محدودیت ها نیز می باشد که شامل موارد زیر است:
  • در مواقعی که موج در حال رفت و برگشت است، انرژی آن اتلاف نمی شود.
  • منطقه مرگی در آن وجود ندارد.
  • وابستگی ای به جهت نقص برای نمایش وجود ندارد.

معرفی تست تماس و تست غوطه ور

نکته دیگری که در رابطه انواع دسته های تست التراسونیک وجود دارد این است که این تست در دو نوع تست تماسی و غوطه وری نیز صورت می پذیرد.
  • تست تماسی: این تست عموما جهت بررسی در مکان، نزدیک بودن یا قابل انتقال بودن، مورد استفاده قرار می گیرد. بررسی UT تماسی را می توان زمانی اعمال کرد که تنها یک سمت مورد آزمایشی در دسترس است یا در مواقعی که قطعاتی که باید مورد آزمایش قرار گیرند شکلی بزرگ، به هم ریخته و حمل و نقلی سخت داشته باشند
  • تست غوطه وری: این تست بنیادساز بوده و بر پایه کارخانه و آزمایشگاه می باشد. همچنین این روش مناسب اجزا کج، هندسه های دشوار و پیشرفت روش التراسونیک می باشد. در این تست، ماده مربوطه داخل آب شناور می شود. همچنین این روش، خود از روش پالس بهره گیری کرده و به کمک آن می توان راه های جست و جوگر رباتیک را برای بررسی پهنای مبهمی که پوشش آن ها با پراب تماسی سخت است، استفاده نمود

مزایای بهره گیری از تست التراسونیک

  • امکان شناسایی نواقص عمیق و غیر سطحی.
  • جهت آنالیز میزان ساییدگی و خوردگی می توان از ضخامت سنجی استفاده کرد.
  • سنجش خاصیت های مواد مانند شتاب صورت در ماده و بحران پسماند.
  • امکان تحلیل نواقصی به اندازه حداقل یک دهم میلی متر.
  • در مواقعی که بر روی قطعات بر اثر نیروی دینامیکی، ترک های خستگی ایجاد می شود، امکان شناسایی این ترک ها وجود دارد.
  • امکان دست یابی به یک نتیجه فوری که منجر به یک تصمیم گیری فوری می شود.
  • امکان انجام عملیات به صورت خودکار و قابل انتقال.
  • توسط این تست می توان نواقص خیلی کوچک را نیز شناسایی کرد.

محدودیت های تست التراسونیک

  • حتما باید پراب بر روی قطعه دسترسی داشته باشد.
  • ضرورت وجود فردی ماهر و زبده برای انجام این تست.
  • امکان بررسی قطعات ظریف وجود ندارد.
  • جهت بررسی قطعات با تعداد لایه های بالا (مانند کامپوزیتی و فایبرگلاس) سختی کار وجود دارد.
محدودیت های تست التراسونیک​

دلایل استفاده از تست التراسونیک

از آنجایی که این تست یک تست سازنده تلقی می شود، گزینه مناسبی برای شناسایی نواقص یک ماده، بدون بروز کوچک ترین آسیب در آن می باشد. لازم به ذکر است که بررسی های متناوب UT قادر است جهت آنالیز ساییدگی یا رشد نواقص آشکار، استفاده شود؛ در نتیجه به صورت پنهانی از تخریب یک قطعه یا تمام قطعات جلوگیری می کند.

مواردی که می توان با تست اولتراسونیک آزمایش نمود

با توجه به این که این تست در موارد مختلفی گزینه ایده آلی تلقی می شود، در دامنه وسیعی از صنعت ها مانند ساخت و ساز، پزشکی، متالورژی، خودروسازی، هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد. لازم به ذکر است که تست UT جهت بررسی قالب های فراوان و کریستالی از جمله فلزات مورد استفاده قرار می گیرد.
از موارد مختلف دیگری که با موفقیت می تواند مورد بررسی قرار گیرد شامل: پلاستیک ها، سرامیک ها، کامپوزیت ها و بتن می باشد، ولی میزان واضح بودن آن ها اندک است؛ چراکه تضعیف شدن در آن ها وجود دارد.

لازم به ذکر است که فناوری این تست به مدت چند دهه به صورت نوید انگیزی در قسمت پزشکی کاربردی بوده است و بنا به آن که اشعه یونیزان وجود ندارد، گزینه مناسبی برای عکس برداری معمولی و پژوهش های پزشکی تلقی می شود.

کلام آخر

تیم سپهر با بیش از ۳۰ نیرو جوان و متخصص از سال ۱۳۹۸ فعالیت خود را با هدف بهینه سازی فرایند های صنعت ساخت و ساز و کسب تجارب ارزشمند در این حوزه آغاز کرده و با ارائه خدمات مهندسی ساختمان به بیش از ۱۰۰ شرکت فعال، در این زمینه به یکی از چابک ترین و توانا ترین ارائه دهندگان خدمات مهندسی ساختمان در سطح استان تهران تبدیل شده است.
در صورتی که قصد همکاری با تیم ما را دارید یا می خواهید راجع به تست التراسونیک اطلاعات بیشتری به دست آورید، با کارشناسان مجرب ما در تماس باشید، همچنین اگر می خواهید تا اطلاعات بیشتری در رابطه با صنعت ساخت و ساز کسب کنید، به وبلاگ سایت سپهر سر بزنید.

این مطلب مفید بود ؟

آن را به اشتراک بگذارید

لینکدین
واتساپ
تلگرام
در رابطه مطلبی که خواندید سوالی دارید ؟
خوشحال می‌شویم برای پاسخ به آن با شما صحبت کنیم
تیم سپهر را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید
صفحه یوتیوب تیم سپهر
در چنل یوتیوب ما رویداد‌های تیم سپهر و مطالب آموزشی تخصصی در حوزه ساخت و ساز را به صورت هفتگی دنبال کنید
صفحه لینکدین تیم سپهر

صفحه تیم سپهر در لینکدین را دنبال کنید تا اولین نفری باشید که از اخبار تیم سپهر و بانکی از اطلاعات مفید در حوزه مهندسی عمران باخبر می‌شوید

صفحه اینستاگرام تیم سپهر

با دنبال کردن صفحه اینستاگرام تیم سپهر از آخرین اخبار مجموعه سپهر، تازه های حوزه مهندسی عمران و سایر اطلاعات مفید دیگر به صورت روزانه بهره مند شوید