Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các tài liệu sách kỹ thuật và trên mạng internet về các vấn đề có liên quan tới đề tài
Phương pháp thực nghiệm sử dụng siêu âm để phát hiện khuyết tật trên vật liệu thực tế bằng cách so sánh hình ảnh sóng siêu âm của sản phẩm đạt tiêu chuẩn với sản phẩm có khuyết tật, từ đó xác định các sản phẩm không đạt yêu cầu.
Kết cấu của luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyế ềt v siêu âm mảng điều pha
Chương 2: Xây dựng quy trình kiểm tra khuyết tật chi tiết đạn pháo bằng phương pháp siêu âm
Chương 3: Thực nghiệm đánh giá khuy t t t c a m t số chi tiết đạn pháo ế ậ ủ ộ
Phương pháp kiểm tra siêu âm mảng điều pha (PAUT)
6.1 Định nghĩa và nguyên lý cơ ả b n c a siêu âm m ng i u pha ủ ả đ ề
Siêu âm mảng điều pha là phương pháp siêu âm tiên tiến, sử dụng đầu dò với nhiều biến tử được sắp xếp theo một dãy Các biến tử này phát ra chùm tia siêu âm với độ trễ được lập trình trước, cho phép điều chỉnh góc quét và độ hội tụ theo nhu cầu Khi nhận tín hiệu từ các biến tử, máy sẽ mã hóa màu dữ liệu và hiển thị trên màn hình, từ đó hỗ trợ chẩn đoán các dị thường Ngoài ra, phương pháp này còn cho phép lưu trữ dữ liệu quét và thay đổi thông số để so sánh.
Siêu âm mảng điều pha sử dụng đầu dò dãy tổ hợp pha thường bao gồm t ừ
Hệ thống đầu dò dãy tổ hợp pha có thể bao gồm từ 16 đến 256 biến tần nhỏ, cho phép tạo ra các sóng siêu âm với nhiều hình dạng khác nhau như dải, vòng tròn, hoặc phức tạp hơn Các đầu dò này có thể được thiết kế cho tiếp xúc trực tiếp hoặc kết nối với phần nêm để tạo ra các đầu dò góc, phục vụ cho các kỹ thuật nhúng với sóng âm truyền qua nước Tần số của các đầu dò thường nằm trong khoảng từ 2 MHz đến 10 MHz Hệ thống này còn bao gồm các thiết bị máy tính tinh vi, có khả năng điều khiển đầu dò đa biến tử, thu nhận và số hóa các xung, giúp biểu diễn thông tin trên các khổ tiêu chuẩn khác nhau Khác với các thiết bị dò khuyết tật siêu âm thông thường, hệ thống dãy tổ hợp pha có khả năng quét chùm tia dưới các góc khác nhau và hội tụ ở nhiều độ sâu, từ đó tăng cường tính linh hoạt trong việc thiết lập kiểm tra.
Hình 8 Nguyên lý cơ ả b n của siêu âm mảng i u pha đ ề
Hệ thống dãy tổ hợp pha sử dụng nguyên tắc vật lý của sóng để tạo pha, điều chỉnh thời gian phát giữa các xung siêu âm từ các phần tử nhằm tăng cường hoặc triệt tiêu năng lượng theo chiều dự đoán, tạo hình dạng cho chùm tia hiệu quả Các biến tử dao động theo nhóm từ 4 đến 32 để tăng độ nhạy và giảm độ mở chùm tia không mong muốn Phần mềm áp dụng các định luật về hội tụ để thiết lập thời gian phát xung cho từng nhóm biến tử, tạo chùm tia hình dạng mong muốn phù hợp với khả năng đầu dò và tính chất vật liệu kiểm tra Chuỗi xung được lập trình và đưa vào vật liệu kiểm tra, nơi sóng âm kết hợp để tạo thành một sóng đơn giản truyền qua vật liệu và phản xạ từ các bề mặt Chùm tia có thể được hướng theo nhiều góc và kích thước tiêu điểm khác nhau, cho phép kiểm tra vật liệu với nhiều phương pháp khác nhau Sự hướng chùm tia diễn ra nhanh chóng, cho phép quét với nhiều góc và độ sâu khác nhau trong một khoảng thời gian ngắn Xung phản xạ được thu thập bởi các biến tử khác nhau, cho phép phân tích thời gian và biên độ tại mỗi biến tử Thông tin sau khi xử lý sẽ được hiển thị trên nhiều dạng khác nhau.
- Định nghĩa và nguyên lý của thiết bị kiểm tra siêu âm
Thi t bế ị kiểm tra siêu âm là các thiế ị có kích thước nhỏ, xách tay dễ dàng t b
Nó hoạt động dựa trên bộ vi xử lý thích h p s dụng ngoài hiện trường và phòng ợ ử thí nghiệm
Máy siêu âm được sử dụng để tạo ra và hiển thị dạng sóng siêu âm cho việc kiểm tra di động, thường kết hợp với phần mềm phân tích nhằm xác định vị trí và phân loại các khuyết tật trong chi tiết kiểm tra Thiết bị này thường bao gồm các module phát/thu, phần cứng và phần mềm để thu nhận và phân tích tín hiệu, cùng với module lưu trữ dữ liệu Mặc dù một số máy siêu âm analog vẫn được sản xuất, hầu hết các thiết bị hiện nay sử dụng tín hiệu kỹ thuật số để nâng cao tính ổn định và độ chính xác.
Phần thu/phát của thiết bị siêu âm đầu dò là bộ phận ngoại vi quan trọng, cung cấp xung kích hoạt và thực hiện khuếch đại, lọc tín hiệu trở lại Biên độ, hình dạng và tần số của xung có thể được điều chỉnh nhằm tối ưu hóa hoạt động của đầu dò Đồng thời, sự khuếch đại thu và độ rộng giải tần cũng được điều chỉnh để tối ưu tỉ lệ tín hiệu/nhiễu.
Các thiết bị dò hiện đại thu nhận hình ảnh sóng dội và thực hiện các chức năng đo lường và phân tích khác nhau Đồng hồ hoặc thiết bị đồng bộ sẽ được sử dụng để đồng bộ xung của đầu dò và chuẩn hóa khoảng cách Xử lý tín hiệu có thể đơn giản như tạo ra hình ảnh dạng sóng hoặc phức tạp với các thuật toán tinh vi kết hợp hiệu chỉnh biên độ, khoảng cách và tính toán lượng giác cho đường truyền âm Cổng cảnh báo được sử dụng để theo dõi độ cao tín hiệu tại điểm đã chọn nhằm đánh giá xung phản xạ Màn hình hiển thị có thể là CRT, LCD hoặc quang điện, thường được hiệu chuẩn theo đơn vị chiều sâu hoặc khoảng cách, và có thể sử dụng nhiều màu sắc để hỗ trợ việc diễn giải.
Bộ lưu trữ dữ liệu trong thiết bị ghi lại toàn bộ dạng sóng cùng thông tin cài đặt liên quan đến mỗi lần kiểm tra, phục vụ cho mục đích tài liệu băng chứng Nó cũng cho phép lựa chọn các thông tin như biên độ xung, giá trị không gian hoặc chiều sâu, và có thể bao gồm hoặc không trạng thái cảnh báo.
6.3 Các bộ phận trong siêu âm, siêu âm mảng i u pha đ ề
* Đầu dò và phân loại
- Đầu dò tiếp xúc trực tiếp
Các đầu dò tiếp xúc trực tiếp được sử dụng để kiểm tra các chi tiết cần thiết Năng lượng âm được truyền vuông góc với bề mặt, thường được áp dụng để phát hiện lỗ rỗng, rạn nứt và các vật thể tách lớp song song với bề mặt ngoài của chi tiết, cũng như để đo chiều dày.
Hình 9 Đầu dò tiếp xúc trực tiếp trong UT
Đầu dò góc là thiết bị quan trọng trong kiểm tra không phá hủy, được sử dụng kết hợp với các miếng nêm bằng nhựa epoxy để tạo ra sóng ngang hoặc sóng dọc Thiết bị này cho phép kiểm tra các chi tiết ở một góc xác định đối với bề mặt kiểm tra, thường là 45°, 60° hoặc 70° Đầu dò góc thường được áp dụng trong kiểm tra mối hàn và được nêu rõ trong các tiêu chuẩn kiểm tra.
Hình 10 Đầu dò góc sử ụ d ng nêm trong UT
Đầu dò trễ là thiết bị quan trọng trong việc kiểm tra sóng băng nhựa, giúp nâng cao độ phân giải gần bề mặt Chúng được thiết kế để hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao, nhờ vào phần trễ bảo vệ biến tử khỏi hư hại do nhiệt độ.
Hình 11 Đầu dò trễ trong UT
Đầu dò kép sử dụng biên thu và phát riêng biệt trong một vỏ chung, thường được áp dụng trong kiểm tra bề mặt thô ráp, vật liệu có cấu trúc hạt thô, phát hiện rỗ khí hoặc rỗ thủng, và hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao Mặc dù độ chính xác không cao như đầu dò đơn tinh thể, nhưng đầu dò kép vẫn mang lại kết quả chính xác trong khảo sát ăn mòn, nhờ vào khả năng nhạy với các ăn mòn dạng nhỏ và tăng độ phân giải gần bề mặt Chúng cũng thường được sử dụng trong các ứng dụng kiểm tra bề mặt thô nhám, như vật liệu đúc, trong điều kiện nhiệt độ cao.
Hình 12 Đầu dò kép sử ụ d ng trong UT
Đầu dò đa biến tử là thiết bị bao gồm nhiều biến tử được sắp xếp theo hình dạng nhất định như dãy, hình tròn, elip hoặc chữ nhật, tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng Các biến tử này được kích hoạt theo thời gian thực bằng máy, hoạt động tuần tự và lệch pha với nhau một khoảng thời gian Δt.
Hình 13 Nguyên lý cơ ả b n c a đầu dò a biến tử ử ụủ đ s d ng trong PAUT
Trong quá trình điều khiển các bi n t trong đầu dò, chúng ta tạo ra các sóng siêu âm lệch pha nhằm thu nhận sóng tổng hợp theo đúng yêu cầu.
Trong các ứng dụng phát hiện khuyết tật và đo chiều dày, số liệu kiểm tra siêu âm được dựa trên thông tin về thời gian và biên độ thu nhận từ xử lý sóng RF Dữ liệu từ sóng sẽ được hiển thị qua bốn dạng: A-scans, B-scans, C-scans, và S-scans Bài viết này sẽ giới thiệu hình ảnh minh họa cho siêu âm thông thường và hệ thống tổ hợp pha.
A-scan là thể hiện đơn giản của sóng RF biểu diễn thời gian và biên độ của tín hiệu siêu âm, như hiển thị trên các thiết bị dò khuyế ật siêu âm thông thường hoặc t t các thiết bị đo chiều dày có hiển thị dạng sóng D ng sóng A- scan hiểạ n th phản xạ ị từ mộ ịt v trí chùm tia trên chi ti t ki m tra Thi t b dò khuy t t t A-scan dưới đây ế ể ế ị ế ậ hiển th xung phị ản xạ từ hai lỗ khoan c nh trên mẫu đối ch ng b ng thép C t sóng ạ ứ ằ ộ âm từ của đầu dò tiếp xúc m t bi n t ộ ế ử đập vào hai trong ba l và tạo ra hai xung ỗ phản xạ khác biệt ở thời gian khác nhau tỉ l thuệ ận với chiều sâu của các lỗ Đầu dò góc một bi n t sử dụế ử ng v i thi t b dò khuy t t t siêu âm thông ớ ế ị ế ậ thường sẽ tạo ra chùm tia theo m t góc Khi chùm tia m rộộ ở ng nó s làm cho ẽ đường kính chùm tia tăng lên theo khoảng cách, diện tích bao trùm hoặc trường nhìn của đầu dò góc thông thường v n sẫ ẽ hạn ch trong m t góc Trong ví dụ dưới ế ộ đây, nêm 45 độ tại m t v trí cốộ ị định có th phát hi n hai l khoan c nh trong m u ể ệ ỗ ạ ẫ vì chúng nằm trong chùm tia, nhưng không thể phát hiện lỗ thứ ba nếu không dịch chuyển đầu dò lên phía trước
K ết luậ n
Sau khi hoàn thành chương 1, chúng ta đã nắm vững kiến thức cơ bản về phương pháp kiểm tra siêu âm không phá hủy Bài viết cung cấp nguyên lý hoạt động, cũng như ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp này Đồng thời, chúng ta cũng tìm hiểu cách sử dụng sóng siêu âm để phát hiện khuyết tật trong vật thể và các ứng dụng thực tiễn hiện nay.
XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA KHUYẾT T T Ậ
CHI TIẾT ĐẠN PHÁO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM
Trong quá trình siêu âm kiểm tra khuyết tật sản phẩm tại Nhà máy Z113, tôi đã phát triển Quy trình siêu kiểm tra khuyết tật cho các chi tiết đạn pháo Quy trình này đảm bảo phát hiện chính xác các khuyết tật, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn.
Bước 1: Huấn luyện cho người tham gia công việc hiểu về nguyên lý siêu âm, công tác đảm bảo an toàn trên ch ng khi tham gia làm việc ặ
Bước 2: Kiểm tra, chu n b đầy đủ các phương tiện, thiết bị đo ẩ ị
Bước 3: Hiệu ch nh các thông s củỉ ố a thi t b ế ị đo theo các yêu cầu của s n ả phẩm được kiểm tra
Bước 4: Tiến hành siêu âm kiểm tra khuyết tật trên sản phẩm
Sản phẩm được sử dụng là phôi đai dẫn để thực hiện quy trình siêu âm nhằm đánh giá khuyết tật Dưới đây là nội dung và các bước thực hiện cụ thể để đảm bảo hiệu quả trong quá trình này.
30 sơ đồ nguyên lý quá trình thực hiện siêu âm kiểm tra khuyết tật bao gồm các bước chuẩn bị và hiệu chỉnh máy siêu âm, cùng với việc phân loại sản phẩm thành hai nhóm: sản phẩm đạt tiêu chuẩn và sản phẩm không đạt.
31 Q U Y TR ÌN H K I Ể M T R A K H U Y Ế T T Ậ T C H I TI Ế T Đ Ạ N P H Á O B Ằ N G P H Ư Ơ N G P H Á P S IÊ U Â M M Ả N G Đ IỀ U P H A
Quy định chung về kỹ thuật và an toàn yêu cầu áp dụng cho việc kiểm tra độ bền và an toàn của thiết bị Tất cả các chỉ thị như vết nứt hoặc tác lớp phải được loại bỏ Kỹ thuật viên phải thực hiện kiểm tra, đánh giá và lập báo cáo theo tiêu chuẩn ISO 9712 Quá trình thao tác phải ghi chép đầy đủ số liệu, bao gồm số lượng, chất lượng sản phẩm và tình trạng thiết bị Khi làm việc, mọi người phải tuân thủ quy trình kiểm tra và đảm bảo an toàn Trong quá trình kiểm tra, các thiết bị phải được trang bị đầy đủ phương tiện bảo hộ lao động để đảm bảo an toàn Sản phẩm cần được xếp đặt gọn gàng và an toàn trong các khay hoặc giá kệ chuyên dụng.
32 T I Ế N T R ÌN H K I Ể M T R A K H U Y Ế T T Ậ T C H I TI Ế T Đ Ạ N P H Á O B Ằ N G PH ƯƠ N G PH Á P SI Ê U Â M M Ả N G Đ IỀ U P H A
T ên c hi ti ế t: V ậ t l i ệ u: K ý hi ệ u ch i t i ế t: K ý hi ệ u SP: S T T T ên n gu yê n cô ng T s ờ ố T hi ế t b ị ị ệ , t ra ng b c ôn g ng h B ậ c th ợ Đ ị nh m ứ c (g i ờ /S P )
N ơi T ên K ý hi ệ u 1 C hu ẩ ị ệ ỉ n b v à hi u ch nh m áy T hi ế t b ị s iê u âm 2 S iê u âm p hô i T hi ế t b ị s iê u âm 3 Ph ân lo n ph ạ i s ả ẩ m B àn c ôn g tá c
Thiết bị siêu âm mạng điều pha, model VEO1642, được sử dụng cho kiểm tra không phá hủy với khả năng đo lường chính xác Thiết bị này có dãy tần số từ 7.5 đến 12.5 MHz và độ rộng xung từ 25 đến 75 ns, phù hợp cho việc kiểm tra độ dày và các khuyết tật trong vật liệu Việc áp dụng công nghệ siêu âm giúp nâng cao hiệu quả kiểm tra, đảm bảo an toàn cho các công trình và sản phẩm.
Bài viết này trình bày về 34 tên phương tiện, dụng cụ đo kiểm ĐVTS với số lượng kích hiệu và quy cách hình ảnh thực tế Đầu dò siêu âm mảng điều pháp phục vụ cho việc kiểm tra khuyết tật theo hướng kính của phôi đai dẫn Thông số kỹ thuật bao gồm dãy đầu dò 1 chiều với tần số 7.5 - 12.5 MHz và độ rộng xung từ 25 - 75 ns.
N êm s iê u âm m ản g đi ề u p h a T hô ng s ố ả c u N êm - H ei gh t ( ch i ề u ca o) : 1 2- 18 m m - W id th ( độ r ộ ng ): 2 5- 30 m m - L en gt h (c hi ề u dà i) : 4 5- 50 m m - W ed ge V el oc it y L W ( v c nê m ): ậ ố n t 2, 10 - 2, 90 m m /μ s - V ậ t l i ệ u: A cr yl ic
Chất tĩnh là các dếp âm, bao gồm nước và tip âm, được sử dụng để đảm bảo quy trình kiểm tra đạt chuẩn và hiệu quả Chất tĩnh sếp âm được áp dụng trong việc kiểm tra, giúp quy trình này diễn ra suôn sẻ và chính xác.
Tên chi tiết: Vật liệu: Ký hiệu chi tiết: Ký hiệu SP: Bậc thợ: 1 S N T -T C -1 A (ISO 9712) Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn hình ảnh vệ sinh Yêu cầu kỹ thuật: Vùng quét phải được bảo phủ đầy đủ, hình ảnh hiển thị phải đảm bảo đủ ánh sáng và độ sắc nét tối thiểu, đạt yêu cầu 30% FSH - chi tiết toàn màn hình.
- N hi ễ u n ền k hô ng v ư ợ t q uá 1 0% F S H II Y Ê U C Ầ U A N T O À N : C h ấ p hà nh n gh iê m c ác n ội q uy , q uy đ ịn h an to àn n ơi là m v iệ c.
Để chuẩn bị cho công tác, cần sử dụng thiết bị siêu âm mang điều pha và nước sạch Cài đặt các thông số và cấu hình máy bao gồm: chất lỏng là nước sạch, vật liệu là hợp kim đồng, độ dày vật liệu từ 5-6 mm, vận tốc sóng âm là 4,55-4,77 mm/μs, tiêu chí loại bỏ với SN R>10 dB (>3 lần), độ nhạy từ 67,5-71,5 dB, độ phân giải từ 0,25-0,50 độ, góc bắt đầu là -40 độ và góc kết thúc từ 14,00-20,00 độ.
N gu yê n , v ậ t li ệ u T h i ế t b ị ị , tr ang b c ôn g ng h T ên K ý hi ệ u S lg T ên K ý hi ệ u N ướ c s ạ ch T hi ế t b ị s iê u âm V E O 1 6: 64 B àn c ôn g tá c K ha y đự ng G ăn g ta y K h ẩ u tra ng
Tên chi tiết: Phối dải dẫn vật liệu: Đồng M H 95 -5 Ký hiệu chi tiết: Ký hiệu SP: Bậc thợ: 1 S N T -T C -1 A (ISO 9712) Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn hình ảnh Yêu cầu kỹ thuật: Các bề mặt không được tiếp xúc có các yếu tố như bavia, bụi bẩn, vết cặn, độ nhấp nhô bề mặt giữa bề mặt đ và bề mặt tq không lớn hơn 0.5 mm Đầu dò không được để nghiêng, diện tích tiếp xúc của bề mặt với bề ể nhỏ hơn 75% Mặt được kiểm tra không nhấp nhô Đánh giá kích thước sự mở rộng của tác lớp (độ rộng và dài) sẽ phải được thực hiện sử dụng kỹ thuật giảm 6 dB Yêu cầu an toàn: Chất lượng quy, quy định an toàn nơi làm việc hành nghề nghiêm ngặt.
Công tác chuẩn bị băng công nghiệp phôi bao gồm việc kiểm tra khuyết tật theo bề bộ Sơ đồ gá đặt kiểm tra cần được thực hiện với đầu dò X2-PE-10 M32 E0.2p, gắn với nem đã được chế tạo phù hợp với sản phẩm và vị trí kiểm tra trên bề mặt ngoài phôi Để đảm bảo quy trình chính xác, cần xịt nước sạch lên bề mặt cần kiểm tra Một tay di chuyển đầu dò, trong khi tay còn lại cầm vào phôi, với tốc độ khoảng 1 vòng/1 phút, lưu ý không làm mờ hình ảnh trên màn hình.
N gu yê n , v ậ t li ệ u T h i ế t b ị ị , tr ang b c ôn g ng T ên K ý hi ệ u S lg T ên K ý hi ệ u N ướ c s ạ ch T hi ế t b ị s iê u âm B àn c ôn g tá c G iá k ẹ p (g ỗ ) K ha y đự ng G ăn g ta y K h ẩ u tra ng
Tên chi tiết sản phẩm: Phối đai dẫn vật liệu: Đồng MH 95-5 Ký hiệu chi tiết: Ký hiệu SP: ệ Bậc thợ: 1 S NT-TC-1 A (ISO 9712) Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn hình ảnh Yêu cầu kỹ thuật: Các bề mặt không được tiếp xúc không có các yếu tố như bavia, bụi bẩn, vết cặn, độ nhấp nhô bề mặt giữa bề mặt đ và bề mặt quét không lớn hơn 0.5 mm Đầu dò không được để cản trở, diện tích tiếp xúc của bề mặt với bề mặt được kiểm tra hơn 75% Đánh giá kích thước sự mở rộng của các lớp (độ rộng và dài) sẽ phải được thực hiện sử dụng kỹ thuật 6 dB Yêu cầu an toàn: Chấp hành nghiêm các nội quy, quy định an toàn nơi làm việc.
+ S ơ đồ tr uy ề n âm tr on g ph ôi p hô i - Q ua n sá t t rê n m àn h ìn h m áy s iê u âm đ ể đá nh g iá k hu yế t t ậ t
N gu yê n , v ậ t li ệ u T h i ế t b ị ị , tr ang b c ôn g ng T ên K ý hi ệ u S lg T ên K ý hi ệ u N ướ c s ạ ch M áy s iê u âm B àn c ôn g tá c G iá k ẹ p (g ỗ ) K ha y đự ng G ăn g ta y K h ẩ u tra ng
Tên chi tiết: Phối đại dẫn Vật liệu: Đồng MH 95-5 Ký hiệu chi tiết: Ký hiệu SP: Bậc thợ: 1 SNT-TC-1A (ISO 9712) Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn hình ảnh Yêu cầu thuần kỹ thuật bao gồm các bề mặt không được tiếp xúc có các yếu tố như sơn, bụi bẩn, vết cặn, độ nhấp nhô bề mặt giữa bề mặt đầu bề mặt quyét không lớn hơn 0.5 Đầu dò không được để cản trở, diện tích tiếp xúc của bề mặt với bề mặt được kiểm tra hơn 75% mặt ra không nhấp nhô Đánh giá kích thước sự mở rộng của tác lớp (độ rộng và dài) sẽ phải được thực hiện sử dụng kỹ thuật 6 dB Phối không có khuyết tật: là phối khí siêu âm có sóng phát ra theo đúng quy luật chuẩn ban đầu, không xuất hiện bất thường Yêu cầu an toàn: Chấp hành nghiêm các nội quy, quy định an toàn nơi làm việc.
Hình ảnh phôi không có khuyết tật: Giải thích các xung trên hình ảnh: 1 Các xung phản hồi hiển thị mặt nêm, chất tiếp âm ngay trên bề mặt kiểm tra 2 Xung phản hồi 1 cồi đáy là của phôi 3 Xung phản hồi 2 cồi đáy là của phôi Giữa 2 xung phản hồi đáy không có xung bất thường.
N gu yê n , v ậ t li ệ u T h i ế t b ị ị , tr ang b c ôn g ng T ên K ý hi ệ u S lg T ên K ý hi ệ u N ướ c s ạ ch M áy s iê u âm B àn c ôn g tá c G iá k ẹ p (g ỗ ) K ha y đự ng G ăn g ta y K h ẩ u tra ng
Sản phẩm M H 95-5 được sản xuất theo tiêu chuẩn ISO 9712, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn hình ảnh Các bề mặt tiếp xúc không được có yếu tố không đồng đều và đầu dò không được để nghiêng, diện tích tiếp xúc với bề mặt được kiểm tra không nhỏ hơn 75% Phôi phải có khuyết tật, xuất hiện các xung bất thường không theo quy luật, làm cho xung phản hồi bị suy giảm hoặc mất hẳn Tất cả các xung phản hồi đều phải theo quy luật, và sản phẩm không đạt phải được để ở khu vực riêng biệt, có biển báo và ghi chép số phôi Yêu cầu an toàn cần chấp hành nghiêm các nội quy và quy định an toàn nơi làm việc.
K ết quả kiể m tra
2.1 Siêu âm vỏ đầu đạn 76,2mm H i quân ả
Ngẫu nhiên chọn 05 vỏ đầu đạn pháo 76,2mm Hải quân từ lô sản xuất đã đạt tiêu chuẩn theo quy định Các đầu đạn được đánh số từ 01 đến 05.
Sử dụng phương pháp siêu âm hình ảnh với thiết bị Sonatest VEO 16:64 để kiểm tra khuyết tật đầu đạn, bằng cách so sánh tín hiệu giữa xung phản hồi đáy và xung phản hồi khuyết tật Hình ảnh cho thấy vị trí không có khuyết tật (hình 29) và vị trí có khuyết tật (hình 30).
Hình 29 Đầu dò tạ ịi v trí không có khuyết tật th hi n xung ph n h i áy ể ệ ả ồ đ
Hình 30 minh họa đầu dò tạ vị trí khuyết tật với hai hình ảnh thể hiện xung phản hồi điển hình (vị trí khoanh vuông) và xung phản hồi khuyết tật (vị trí khoanh tròn).
Tại các vị trí khuyết tật đã được đánh dấu, siêu âm hiển thị rõ ràng hình ảnh của các khuyết tật Bên cạnh đó, phương pháp này còn phát hiện thêm một số vị trí khuyết tật bên trong mẫu mà mắt thường không thể nhìn thấy.
Chọn ba mẫu đại diện, bao gồm hai mẫu có khuyết tật nhìn thấy bằng mắt thường (mẫu 01 và mẫu 02) và một mẫu có khuyết tật bên trong vật liệu (mẫu 03) Tiến hành cắt bổ ba mẫu này để quan sát hình dạng khuyết tật thực tế, phục vụ cho việc kiểm tra thiết bị siêu âm.
Mẫu 01 cho thấy qua máy siêu âm, hình ảnh khuyết tật xuất hiện dọc theo đường sinh với chiều dài khoảng 93 mm và chiều sâu vết nứt khoảng 10 mm từ bề mặt ngoài Việc cắt bổ để kiểm tra cho thấy khuyết tật có vị trí và tọa độ chính xác như hình ảnh hiển thị trên máy siêu âm.
Hình ảnh khuyết tật được xác định qua máy siêu âm cho thấy rõ một vết nứt dài khoảng 110 mm và sâu khoảng 10 mm từ bề mặt ngoài Việc cắt bổ để kiểm tra cho thấy vị trí và tọa độ của khuyết tật trùng khớp với hình ảnh hiển thị trên máy siêu âm.
Hình 32 Hình ảnh khuyết tật (khoanh tròn) trùng với vị trí, tọa độ trên thực tế
Mẫu số 03 cho thấy qua máy siêu âm, hình ảnh xung khuyết tật bên trong vật liệu được xác định rõ ràng, với khuyết tật có chiều dài khoảng 15 mm và chiều sâu khoảng 10 mm từ bề mặt ngoài Khi tiến hành cắt bổ để kiểm tra, khuyết tật được phát hiện có vị trí và tọa độ chính xác như hình ảnh hiển thị trên máy siêu âm.
Hình 33 Hình ảnh khuyết tật (khoanh tròn) trùng với vị trí, tọa độ trên thực tế
* Thực nghi m ki m tra v đầu đạn trong lô 02-2020-13 ệ ể ỏ
- Đầu đạn đóng số: 178-101; 233-21; 05-141; 247-124: Qua kiểm tra b ng ằ máy siêu âm thấy không có xuất hiện khuy t tật ế
Đầu số 271-16 đã được kiểm tra bằng máy siêu âm và phát hiện khuyết tật ở phần cung đầu đạn Khuyết tật này có chiều dài khoảng 43mm và chiều sâu khoảng 5mm tính từ mặt ngoài, với điểm bắt đầu của vết nứt cách đỉnh đầu đạn 142mm.
Hình 34 Hình ảnh khuyết tật (khoanh tròn) trùng với vị trí, tọa độ trên thực tế
Đầu số 5-141 đã được kiểm tra bằng máy siêu âm và phát hiện khuyết tật ở phần cung đầu đạn Khuyết tật này có chiều dài khoảng 10mm và chiều sâu khoảng 5mm tính từ mặt ngoài, với điểm bắt đầu của vết nứt cách đỉnh đầu đạn là 110mm.
Hình 35 Hình ảnh khuyết tật (khoanh tròn) trùng với vị trí, t a độ trên thực tế ọ
2.2 Siêu âm phôi đai dẫn
Siêu âm tất cả số lượng phôi đai dẫn trong lô sản xuất mới, phát hiện mộ ố t s dạng khuyết tật cụ thể như sau:
2.2.1 Loại không có khuyết tật
Hình 36 Hình ảnh phôi đai dẫn không có khuyết tật (có xung đáy và không có xung bất thường)
Vị trí khoanh dạng e líp lần lượt thể hiện (từ trên xuống dưới) là:
- Các xung phản hồi của bề mặt nêm, chất tiếp âm ngay trên bề mặt kiểm tra;
- Xung phản hồi đáy lần 1 của phôi;
- Xung phản hồi đáy lần 2 của phôi
Phôi đai dẫn không khuyết tật là loại phôi được xác định qua siêu âm, với xung phản hồi đáy diễn ra theo quy luật chuẩn và không có xung bất thường giữa hai xung phản hồi đáy.
Hình 37 Hình ảnh phôi ai d n có khuyết tậđ ẫ t (m t hoàn toàn xung áy) ấ đ
Phôi đai dẫn có khuyết tật là hiện tượng xuất hiện các xung bất thường, không tuân theo quy luật chuẩn Những xung này xuất hiện trước xung phản hồi đáy, dẫn đến việc xung phản hồi đáy bị suy giảm hoặc thậm chí mất hẳn.
Khuyết tật có thể xuất hiện trên phôi đai dẫn với nhiều loại khác nhau, và tùy thuộc vào mức độ nặng nhẹ của từng phôi, chúng vẫn có thể được sử dụng để ghép vào đầu đạn nhằm kiểm tra các thông số mà không yêu cầu độ chính xác cao Một số kiểm tra phổ biến bao gồm bắn kiểm tra sơ tốc, áp suất ở tầm bắn thẳng với khoảng cách ngắn, kiểm tra độ bền của vỏ đạn, kiểm tra ngòi nổ, và kiểm tra bộ lửa.
Vùng xung b ất thường là xung khuy ết tậ t
2.2.3 Loại có khuyết tật rỗ nhỏ
Hình 38 minh họa phôi có khuyết tật với các vết rỗ nhỏ được khoanh tròn Những khuyết tật này xuất hiện tại vị trí đã được xác định, cho thấy vùng xung quanh có dấu hiệu bất thường Sóng siêu âm phản hồi từ đầu dò cho thấy một phần khuyết tật nằm sâu trong sản phẩm Để xác nhận vị trí khuyết tật đã được siêu âm, quá trình cắt phôi tại vị trí đó cho thấy nhiều vết rỗ li ti đúng theo tọa độ đã xác định bằng siêu âm.
2.2.4 Loại có khuyết tật tách lớp
Hình ảnh cắt bổ đầu đạn cho thấy rõ khuyết tật và tọa độ chính xác theo vị trí đã được siêu âm, với vị trí được khoanh tròn.
Hình 39 Hình ảnh phôi ai d n có khuyết tật tách lớp (các vết khoanh tròn) đ ẫ
K ết luậ n
Chương 3 đã thực nghiệm siêu âm trên s n ph m v đầu đạn 76,2mm H i ả ẩ ỏ ả quân và phôi đai dẫn, từ kết quả siêu âm giúp chúng ta phân biệt được sản phẩm có khuyết tật, không có khuyế ật, các dạng khuyế ậ ụ th trên st t t t t c ể ản phẩm để, t ừ đó loại bỏ hoặc đưa vào sử sụng Đánh giá kết quả:
Kết quả đo được từ thử nghiệm phản ánh chính xác các dạng khuyết tật có thể có của sản phẩm chi tiết đạn pháo tại Nhà máy Z113 Thông qua việc kiểm tra và quá trình bắn thử nghiệm, các dạng khuyết tật cho phép đối với từng chi tiết đạn pháo đã được xác định.
Thực nghiệm tại Nhà máy Z113 đã xác định một số dạng khuyết tật cho phép trong sản phẩm, bao gồm khuyết tật điểm không quá 5mm và khuyết tật từ 5 đến 10mm cho phép không quá 2 vết nứt Việc phân loại khuyết tật dựa vào từng hạng mục bắn thử nghiệm nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất Sau khi áp dụng phương pháp siêu âm mảng điều pha để kiểm tra khuyết tật trong sản phẩm đạn pháo, Nhà máy Z113 đã tiến hành bắn thử nghiệm nhiều loại đạn và đạt được kết quả tích cực, cung cấp cho Quân đội nhiều sản phẩm đạn có chất lượng cao trong những năm qua.
Luận văn này cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp kiểm tra siêu âm Mảng điều pha (Phased Array Ultrasonic Testing), một trong những kỹ thuật tiên tiến trong lĩnh vực kiểm tra không phá hủy Phương pháp này sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật khi áp dụng trong thực tiễn Hy vọng rằng trong tương lai, đất nước ta sẽ áp dụng rộng rãi hơn phương pháp này để nâng cao hiệu quả kiểm tra.
Kỹ thuật kiểm tra siêu âm sản phẩm đạn pháo tại Nhà máy Z113 còn mới mẻ, dẫn đến những khó khăn trong việc áp dụng các thiết bị công nghệ cao Do đó, đề tài này tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển ứng dụng của công nghệ siêu âm trong quy trình kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Nghiên cứu kết quả siêu âm và đầu đạn 76,2mm của H i quân cho phép nhận diện các dạng khuyết tật cơ bản của sản phẩm Từ đó, có thể xây dựng phương án khắc phục hiệu quả, đồng thời định hướng phát triển để nâng cao chất lượng sản phẩm tại Nhà máy Z113 Điều này nhằm đảm bảo tiềm lực vũ khí và đạn dược cho Quân đội, góp phần vào sự tự lực, tự cường trong bối cảnh hiện nay.
Hướng phát triển của đề tài
Nghiên cứu sâu về việc sử dụng thiết bị siêu mảng điều pha giúp phát hiện khuyết tật vật liệu rắn Việc đào tạo và nhân rộng nguồn nhân lực cần chú trọng đào tạo những người đủ tiêu chuẩn tham gia công việc tại Nhà máy Z113 và trong Quân đội nói chung.
Hợp tác, tham gia siêu âm đối với sản phẩm bên ngoài đơn vị khi có các công ty ký kết Hợp đồng thực hi n ệ
Mở rộng ứng dụng kiểm tra siêu âm không chỉ giới hạn ở đạn pháo mà còn trên nhiều sản phẩm khác, nhằm phát hiện đa dạng các dạng khuyết tật Phương pháp siêu âm mảng điều pha được áp dụng rộng rãi, mang lại hiệu quả cao trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm.
[1] TS Nguyễn Trọng My, KS Nguyễn Trọng Quốc Khánh (năm 2015) Các phương pháp kiểm tra không phá hủy Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam
[2] Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ (năm 2021) Tài liệu đào tạo kiểm tra siêu âm bậc 1, 2
[3] Công ty SECS LCD (năm 2021) Tài liệu “Quy trình siêu âm Mảng điều pha”
PHỤ LỤC Các khuyế ật t t của v đầu đạn ỏ
Các dạng khuyết tật của vỏ đầu đạn xuất phát từ nhiều nguyên nhân, bao gồm bản chất vật liệu, phương pháp gia công, biên dạng hình học và quá trình công nghệ Sự tồn tại của những khuyết tật này ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của đầu đạn.
Nứt ngậm là khuyết tật nghiêm trọng nhất của đầu đạn trong gia công, có thể ảnh hưởng lớn đến yêu cầu kỹ chiến thuật Khi sử dụng, nếu xuất hiện vết nứt, nó sẽ dần lan rộng, gây ra những tác động tiêu cực đến hiệu suất và độ an toàn của đầu đạn.
Nứt ngậm chủ ế y u do 02 nguyên nhân chính:
- Do quá trình công nghệ gia công;
- Do vật liệu gia công
PL1 Hình ảnh minh họa khuyết tật nứt ngậm của đầ đạu n
Vết xước trên đầu đạn chủ yếu do quá trình vận chuyển và sử dụng công nghệ gây ra Nếu vết xước nằm trong giới hạn cho phép, chất lượng đầu đạn sẽ không bị ảnh hưởng Tuy nhiên, trong quá trình siêu âm, cần kiểm tra kỹ lưỡng để tránh nhầm lẫn với các dạng khuyết tật khác.