Tanto el equipo de tomografía acústica de barrido sumergido en agua como el equipo de tomografía acústica de barrido en cascada emplean el método END (inspección sin contacto). Utilizan agua como medio de acoplamiento para transmitir ondas ultrasónicas a la pieza de trabajo que se inspecciona. Sin embargo, difieren significativamente en términos del principio básico del equipo, el diseño estructural, las aplicaciones, así como sus ventajas y desventajas.
A continuación se muestra una comparación sistemática de los dos equipos de tomografía acústica de barrido:
Principio fundamental
Método de acoplamiento |
Escaneo ultrasónico sumergido en agua |
Escaneo ultrasónico de cascada |
Acoplamiento por inmersión total. La pieza de trabajo y la sonda (o una de ellas) están completamente sumergidas en el tanque de agua. |
Acoplamiento local. A través de la boquilla se forma una columna de agua estable que sirve como puente de acoplamiento entre la sonda y la pieza de trabajo. |
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Ruta del haz de sonido |
La onda sonora se propaga una gran distancia en el agua antes de entrar en la pieza de trabajo. El haz de sonido se difunde en el agua. |
La onda sonora ingresa a la pieza de trabajo a través de una columna de agua de longitud muy corta o fija. La propagación del haz de sonido está bien controlada. |
Movimiento de escaneo |
Normalmente, la pieza de trabajo está fija y la sonda se mueve con precisión a lo largo de los ejes X, Y y Z. |
Normalmente, se utiliza un pórtico o un brazo robótico para impulsar el cabezal pulverizador (con una sonda integrada) para escanear sobre la pieza de trabajo, que puede ser fija o móvil. |
Estructura y composición
Partes principales |
Escaneo ultrasónico sumergido en agua |
Escaneo ultrasónico de cascada |
Fregadero grande (que requiere un sistema de tratamiento de agua desionizada) Marco de escaneo 3D de alta precisión Sonda de inmersión y accesorio Fijación de la pieza de trabajo Circulación de agua, filtración y sistema termostático. |
Cabezal de pulverización (integrado con sonda ultrasónica y boquilla) Mecanismo de escaneo de pórtico o brazo robótico Sistema de suministro de circulación de agua independiente (tanque de agua, bomba de agua, filtro) Dispositivo de reciclaje de agua (opcional) Plataforma de soporte de piezas de trabajo |
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Complejidad del sistema |
Relativamente alto. Requiere el mantenimiento de grandes tanques de agua y la calidad del agua, y el sistema es voluminoso. |
Relativamente bajo. La estructura es más compacta, eliminando la necesidad de un gran tanque de inmersión. |
Flexibilidad |
Relativamente bajo. El tamaño de la pieza de trabajo está limitado por el tamaño del tanque de agua, lo que dificulta el reemplazo del tamaño de la pieza de trabajo. |
Relativamente alto. En teoría, se puede escanear cualquier pieza de trabajo grande, siempre que el mecanismo de escaneo cubra el área. |
Rendimiento y aplicación
Precisión de detección y resolución |
Escaneo ultrasónico sumergido en agua |
Escaneo ultrasónico de cascada |
Extremadamente alto. Con un entorno acuático estable, un control preciso de la trayectoria del sonido y un enfoque fácil de lograr (lente acústica o enfoque digital), se puede obtener una resolución y una relación señal-ruido muy altas. |
Alto. Aunque la columna de agua puede introducir ligeras fluctuaciones, aún se puede lograr una alta precisión mediante un buen diseño, lo que lo hace comúnmente utilizado en la detección de alto rendimiento. |
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Velocidad de escaneo |
Relativamente lento. Está limitado por la velocidad y aceleración del escaneo mecánico y se debe considerar la resistencia del agua. |
Generalmente más rápido. La estructura mecánica es más liviana, lo que permite una mayor aceleración, lo que la hace adecuada para escaneos rápidos en un área grande. |
Pieza de trabajo aplicable |
Piezas pequeñas y medianas, de formas complejas y de gran valor. |
Piezas de tamaño mediano y grande, en forma de placa o simplemente curvadas. |
Adaptabilidad de la superficie |
El requisito de planitud de la superficie de la pieza de trabajo es alto y las superficies complejas requieren una planificación de trayectoria 3D y un control constante de la distancia del agua. |
Tiene buena adaptabilidad a superficies suavemente curvadas y puede mantener la estabilidad de la columna de agua acoplada a través de un servosistema. Sin embargo, enfrenta mayores desafíos cuando se trata de superficies complejas con variaciones de altura significativas. |
Agua temperatura impacto |
Sensible. Los cambios en la temperatura del agua afectan la velocidad del sonido y el rendimiento de la sonda. Es necesario un sistema de temperatura constante. |
Menos sensible. Con una pequeña columna de agua y un rápido intercambio de calor, el impacto es relativamente menor. |
Resumen de ventajas y desventajas.
Tipo sumergido en agua |
Ventaja |
Desventaja |
El acoplamiento es más estable, con excelente consistencia y repetibilidad de la señal. |
El equipo ocupa una gran superficie e incurre en elevados costes de infraestructura. |
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Con la resolución más alta, es particularmente adecuado para la detección de microdefectos. |
El tamaño de la pieza de trabajo está limitado por el fregadero. |
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Enfoque del haz fácil de lograr y detección de ángulos complejos (como el S-scan de matriz en fase) |
El mantenimiento es complejo (tratamiento de la calidad del agua, prevención de oxidación, limpieza) |
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La sonda tiene una larga vida útil y funciona en un entorno de trabajo templado. |
La carga y descarga de materiales es incómoda y el tiempo de preparación para las pruebas es largo. |
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Adecuado para imágenes C-scan automáticas, con alta calidad de imagen |
No es adecuado para piezas sensibles al agua o que requieren un procesamiento posterior complicado. |
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Tipo de cascada |
Ofrece una gran flexibilidad y es capaz de detectar piezas de trabajo de gran tamaño |
La estabilidad del acoplamiento es ligeramente deficiente y la columna de agua puede verse afectada por la vibración, el flujo de agua y las condiciones de la superficie. Dificultad para detectar superficies verticales o inclinadas. Pueden producirse salpicaduras de agua que requieran medidas de protección y recuperación. |
La sonda está integrada en la boquilla, lo que dificulta el mantenimiento y la sustitución. Bajo requisitos de precisión extremadamente altos, la resolución será menor que la del tipo sumergido en agua. |
Sugerencias de selección
Deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones fundamentales:
• Elegir el tipo sumergido en agua en los casos que:
La tarea principal es cumplir con los requisitos de precisión de detección, resolución y calidad de imagen (como investigación y desarrollo e inspección completa de componentes de alto valor).
La pieza de trabajo es de tamaño moderado y móvil.
Las tareas de inspección se caracterizan principalmente por múltiples variedades, lotes pequeños y alta complejidad.
Hay suficiente espacio de laboratorio y presupuesto para el mantenimiento de los equipos.
• Elegir tipo de cascada en los casos que:
La pieza de trabajo es demasiado grande o demasiado pesada para sumergirla o es difícil de mover.
Se requiere un alto rendimiento de detección y velocidad de escaneo.
Los principales objetos de inspección son placas planas, paneles con gran curvatura o perfiles largos.
El espacio disponible es limitado.
Los dos tipos anteriores de equipos de tomografía acústica de barrido no son completamente sustituibles. Los sistemas modernos de alta gama también presentan diseños híbridos, como 'tanques de inmersión parcial en agua' o 'acoplamientos de caída de agua', con el objetivo de combinar las ventajas de ambos. Mientras tanto, ya sea por inmersión en agua o por caída de agua, el equipo se centra en tecnologías de imágenes avanzadas cada vez más combinadas, como el ultrasonido de matriz en fase (PAUT) y el método de enfoque total (TFM) para mejorar la capacidad y eficiencia de detección.
