BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ MÁY BÀI PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM (Ultrasonic Testing– UT) MỤC TIÊU – Xác định đặc tính chùm siêu âm – Liệt kê thiết bị kiểm tra siêu âm – Xác định quy trình kiểm tra siêu âm – Rèn luyện thái độ tích cực xây dựng bài, tham gia hoạt động nhóm Hình thể điều gì? Các bạn có nhận xét không??? NỘI DUNG • Bản chất sóng siêu âm • Đặc trưng trình truyền sóng • Các loại sóng siêu âm • Biểu sóng siêu âm • Quá trình truyền lượng môi trường • Hiệu ứng áp điện từ giảo tinh thể NỘI DUNG 10 11 12 • Những đặc tính chùm siêu âm • Các phương pháp kiểm tra siêu âm • Các loại đầu dò • Các kỹ thuật kiểm tra siêu âm • Các thiết bị kiểm tra siêu âm • Quy trình kiểm tra siêu âm Bản chất sóng siêu âm Siêu âm sóng âm có tần số vượt khỏi dải tần số mà tai người nghe được, tức vượt 20 kHz Sóng siêu âm có dải tần số từ 0.5 MHz đến 20 MHz sử dụng kiểm tra vật liệu Bản chất sóng siêu âm Sóng âm lan truyền dao động học môi trường vật chất  Dao động học dịch chuyển phần tử môi trường xung quanh vị trí cân Bản chất sóng siêu âm Điều kiện để dao động học lan truyền phải có trường vật chất Trong phần tử liên kết với lực đàn hồi, dao động phần tử kéo theo dao động phần tử khác  Dao động truyền đi: sóng âm Chu kỳ T dao động: = (s) Bước sóng , ta có :  = vT (mm) hay V = (mm/s) Chu kỳ T liên hệ với tần số f bởi: = Vận tốc : v = f f có đơn vị Hz,  mm đơn vị v mm/s Thuận Thu SSA Nghịch Phát SSA Biến tử tinh thể áp điện Thạch anh Biến tử gốm phân cực Do main Hiệu ứng áp điện Hiệu ứng áp điện Các loại biến tử áp điện Những đặc tính chùm siêu âm 7.1 Chùm siêu âm 7.1.1 Trường gần 7.1.2 Tính toán chiều dài trường gần 7.1.3 Trường xa 7.2 Độ phân kỳ trường Những đặc tính chùm siêu âm 7.1 Chùm siêu âm Vùng mà sóng siêu âm truyền từ biến tử siêu âm gọi chùm tia siêu âm Chùm tia có hai vùng khác biệt phân thành vùng trường gần vùng trường xa 7.1.1 Trường gần Là vùng cường độ chùm âm có giá trị cường độ cực đại cực tiểu, xen kẽ nhau, sóng cầu phát từ tâm phát biến tử giao thoa với 7.1.2 Tính toán chiều dài trường gần N D 4. D f 4.v Trong đó: N = chiều dài trường gần D = đường kính biến tử v = vận tốc sóng âm vật liệu f,  = tần số bước sóng sóng âm 7.1.3 Trường xa Cường độ phản xạ sóng siêu âm từ khuyết tật nằm vùng trường xa phụ thuộc vào kích thước khuyết tật tương quan với kích thước chùm tia Nếu khuyết tật rộng chùm tia cường độ phản xạ tuân theo quy luật tỷ lệ nghịch, tức : ườ độ ℎả = ℎ ả ℎ Ngược lại kích thước khuyết tật nhỏ kích thước chùm tia cường độ phản xạ biến thiên tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách nghĩa : ườ độ ℎả = ( ℎ ả ℎ) 7.2 Độ phân kỳ trường Khi sóng truyền từ biến tử, vùng trường xa có độ mở chùm tia siêu âm  Góc mở chùm tia hay góc phân kỳ α/2 tính từ phương trình sau: = Sin -1 K  D  = bước sóng sóng âm D = đường kính biến tử K = 1.22 7.2 Độ phân kỳ trường Biến tử có kích nhỏ cho góc mở chùm tia siêu âm lớn so với biến tử có kích thước lớn Độ mở chùm tia tỷ lệ nghịch với tần số Biến tử có tần số cao độ mở chùm tia nhỏ (không thay đổi nhiều) so với biến tử có tần số thấp Ví dụ: Khi kiểm tra thép với biến tử 5MHz có đường kính 25mm độ mở chùm tia (góc phân kỳ) nào?  = 2.Sin-1(K/D) = 2.Sin-1(1,22/D) với  = v/f = 59401000 / 51000000 = 1,18mm nên  = 2.Sin-1(1,221,18/25) = 2.Sin-1(0,0575) = 60 Trường gần Chùm siêu âm Đặc tính chùm siêu âm Tính toán trường gần Trường xa Độ phân kỳ trường = Sin -1 K  D Các phương pháp kiểm tra 8.1 Phương pháp truyền qua 8.2 Phương pháp xung phản hồi 8.3 Phương pháp cộng hưởng 8.1 Phương pháp truyền qua Phương pháp dùng để kiểm tra thỏi đúc vật đúc lớn, đặc biệt có suy giảm mạnh có khuyết tật lớn Phương pháp không đưa kích thước vị trí khuyết tật Cần có tiếp xúc tốt đồng trục vị trí hai đầu dò 8.2 Phương pháp xung phản hồi Là phương pháp thông dụng dùng để kiểm tra siêu âm vật liệu Đầu dò bao gồm hai chức phát thu đặt lên mặt vật kiểm tra Sự diện bất liên tục thị xung xuất trước xung phản xạ mặt đáy Xung phát Xung phản xạ mặt đáy Xung khuyết tật Nứt 10 Vật kiểm ... đầu dò tần số 1MHz Ta có :  = v/f = 59 40 (cho thép)  1000/1 1000000mm = 5, 94mm Độ nhạy khuyết tật =  /3 = 1,98mm  Với đầu dò có tần số 6MHz Ta có :  = 59 40  1000/6  1000000mm = 0,99mm Độ... mỏng phụ thuộc: Loại vật liệu, chiều dày vật liệu, tần số dạng sóng  3.4 Sóng lamb hay sóng mỏng Hai dạng sóng lamb là: Dạng đối xứng dạng dãn nở (hình a) Dạng phản đối xứng dạng uốn cong (hình... đơn vị v mm/s 2 Đặc trưng trình truyền sóng 2.1 Tần số 2.2 Bước sóng 2.3 Vận tốc 2.4 Âm trở 2 .5 Âm áp 2.6 Cường độ âm Đặc trưng trình truyền sóng 2.1 Tần số Tần số sóng số dao động nguyên tử