Atât echipamentele de tomografie acustică cu scanare imersată în apă, cât și echipamentele de tomografie acustică cu scanare în cascadă folosesc metoda NDT (inspecție fără contact). Acestea folosesc apa ca mediu de cuplare pentru a transmite undele ultrasonice în piesa de prelucrat inspectată. Cu toate acestea, ele diferă semnificativ în ceea ce privește principiul de bază al echipamentului, designul structural, aplicațiile, precum și avantajele și dezavantajele lor.
Mai jos este o comparație sistematică a celor două echipamente de tomografie acustică de scanare:
Principiul de bază
Metoda de cuplare |
Scanare cu ultrasunete imersată în apă |
Scanare cu ultrasunete în cascadă |
Cuplaj total de imersie. Piesa de prelucrat și sonda (sau una dintre ele) sunt complet scufundate în rezervorul de apă. |
Cuplaj local. Prin duză se formează o coloană de apă stabilă, care servește drept punte de cuplare între sondă și piesa de prelucrat. |
|
Calea fasciculului de sunet |
Unda sonoră se propagă pe o distanță lungă în apă înainte de a intra în piesa de prelucrat. Fasciculul de sunet difuzează în apă. |
Unda sonoră intră în piesa de prelucrat printr-o lungime foarte scurtă sau fixă a coloanei de apă. Răspândirea fasciculului de sunet este bine controlată. |
Mișcare de scanare |
De obicei, piesa de prelucrat este fixă, iar sonda se mișcă precis de-a lungul axelor X, Y și Z. |
În mod obișnuit, un portal sau un braț robot este utilizat pentru a conduce capul de pulverizare (cu o sondă integrată) pentru a scana deasupra piesei de prelucrat, care poate fi fixă sau mobilă. |
Structura și compoziția
Părți principale |
Scanare cu ultrasunete imersată în apă |
Scanare cu ultrasunete în cascadă |
Chiuvetă mare (care necesită un sistem de tratare a apei deionizate) Cadru de scanare 3D de înaltă precizie Sondă de imersie și dispozitiv de fixare Fixare pentru piesa de prelucrat Circulația apei, filtrare și sistem termostatic |
Cap de pulverizare (integrat cu sondă ultrasonică și duză) Mecanism de scanare portic sau braț robotizat Sistem independent de alimentare cu circulație a apei (rezervor de apă, pompă de apă, filtru) Dispozitiv de reciclare a apei (opțional) Platforma de sustinere a piesei de prelucrat |
|
Complexitatea sistemului |
Relativ ridicat. Necesită întreținerea rezervoarelor mari de apă și a calității apei, iar sistemul este voluminos. |
Relativ scăzut. Structura este mai compactă, eliminând necesitatea unui rezervor de imersie mare. |
Flexibilitate |
Relativ scăzut. Dimensiunea piesei de prelucrat este limitată de dimensiunea rezervorului de apă, ceea ce face dificilă înlocuirea dimensiunii piesei de prelucrat. |
Relativ ridicat. În teorie, orice piesă mare de prelucrat poate fi scanată, atâta timp cât mecanismul de scanare acoperă zona. |
Performanță și aplicare
Precizia detectării și rezoluție |
Scanare cu ultrasunete imersată în apă |
Scanare cu ultrasunete în cascadă |
Extrem de ridicat. Cu un mediu de apă stabil, un control precis al traseului sunetului și o focalizare ușor de realizat (lentila acustică sau focalizare digitală), se pot obține o rezoluție foarte mare și raportul semnal-zgomot. |
Ridicat. Deși coloana de apă poate introduce ușoare fluctuații, precizia ridicată poate fi totuși atinsă printr-un design bun, făcând-o utilizată în mod obișnuit în detectarea de înaltă performanță. |
|
Viteza de scanare |
Relativ lent. Este limitat de viteza și accelerația scanării mecanice, iar rezistența apei trebuie luată în considerare. |
De obicei mai rapid. Structura mecanică este mai ușoară, permițând o accelerație mai mare, făcându-l potrivit pentru scanarea rapidă pe o suprafață mare. |
Piesa de prelucrat aplicabila |
Piese de prelucrat de dimensiuni mici și mijlocii, de formă complexă, de mare valoare. |
Piese de prelucrat de dimensiuni medii și mari, asemănătoare plăcilor sau pur și simplu curbate. |
Adaptabilitate la suprafață |
Cerința pentru planeitatea suprafeței piesei de prelucrat este mare, iar suprafețele complexe necesită planificarea traseului 3D și control constant al distanței de apă. |
Are o bună adaptabilitate la suprafețele ușor curbate și poate menține stabilitatea coloanei de apă cuplate printr-un servosistem. Cu toate acestea, se confruntă cu provocări mai mari atunci când are de-a face cu suprafețe complexe cu variații semnificative de înălțime. |
Apă temperatură impact |
Sensibil. Modificările temperaturii apei afectează viteza sunetului și performanța sondei. Este necesar un sistem de temperatură constantă. |
Mai puțin sensibil. Cu o coloană mică de apă și schimb rapid de căldură, impactul este relativ minor. |
Rezumat avantaje și dezavantaje
Tip imersat în apă |
Avantaj |
Dezavantaj |
Cuplajul este cel mai stabil, cu consistență și repetabilitate excelentă a semnalului. |
Echipamentul ocupă o suprafață mare și implică costuri mari de infrastructură. |
|
Cu cea mai mare rezoluție, este deosebit de potrivit pentru detectarea micro-defectelor |
Dimensiunea piesei de prelucrat este limitată de chiuvetă. |
|
Focalizarea fasciculului ușor de realizat și detectarea unghiurilor complexe (cum ar fi scanarea S cu matrice fază) |
Întreținerea este complexă (tratarea calității apei, prevenirea ruginii, curățare) |
|
Sonda are o durată de viață lungă și funcționează într-un mediu de lucru blând |
Încărcarea și descărcarea materialelor sunt incomode, iar timpul de pregătire pentru testare este lung. |
|
Potrivit pentru imagistica automată C-scan, cu o calitate ridicată a imaginii |
Nu este potrivit pentru piesele de prelucrat care sunt sensibile la apă sau necesită o prelucrare ulterioară greoaie. |
|
Tip cascadă |
Se mândrește cu o flexibilitate ridicată și este capabil să detecteze piese supradimensionate |
Stabilitatea cuplajului este ușor slabă, iar coloana de apă poate fi afectată de vibrații, debitul de apă și condițiile de suprafață. Dificultate în detectarea suprafețelor verticale sau înclinate. Pot apărea stropi de apă, necesitând măsuri de protecție și recuperare |
Sonda este integrată în duză, ceea ce face dificilă întreținerea și înlocuirea. În condiții de precizie extrem de ridicată, rezoluția va fi mai mică decât cea a tipului cu scufundare în apă. |
Sugestii de selecție
Ar trebui luate în considerare următoarele considerente de bază:
• Alegeți tipul scufundat în apă în cazurile în care:
Sarcina principală este de a îndeplini cerințele pentru acuratețea detectării, rezoluția și calitatea imaginii (cum ar fi cercetarea și dezvoltarea și inspecția completă a componentelor de mare valoare).
Piesa de prelucrat este de dimensiuni moderate și mobilă.
Sarcinile de inspecție sunt caracterizate în cea mai mare parte prin soiuri multiple, loturi mici și complexitate ridicată.
Există suficient spațiu de laborator și buget pentru întreținerea echipamentelor.
• Alegeți tipul de cascadă în cazurile în care:
Piesa de prelucrat este prea mare sau prea grea pentru a fi scufundată sau dificil de mutat.
Sunt necesare un randament mare de detectare și o viteză de scanare.
Principalele obiecte de inspecție sunt plăcile plate, panourile cu curbură mare sau profilele lungi.
Spațiul disponibil este limitat.
Mai sus două tipuri de echipamente de tomografie acustică de scanare nu sunt complet înlocuibile. Sistemele moderne de ultimă generație prezintă, de asemenea, modele hibride, cum ar fi „rezervoare parțiale de imersie în apă” sau „cuplaj de cădere de apă”, având ca scop combinarea avantajelor ambelor. Între timp, fie că este vorba de imersie în apă sau de tipul căderii în apă, echipamentul se concentrează pe tehnologii de imagistică avansate din ce în ce mai combinate, cum ar fi ultrasonic phased array (PAUT) și metoda de focalizare totală (TFM) pentru a îmbunătăți capacitatea și eficiența de detectare.
