3.1. Cấu tạo và hoạt động
Thiết bị kiểm tra siêu âm liên kết hàn là tổ hợp các máy và phụ tùng để phát hiện khuyết tật bên trong mối hàn và nghiên cứu tổ chức (cấu trúc kim loại). Chúng gồm máy dò khuyết tật, bộ phân tích cấu trúc, bộ mẫu chuẩn, bể nhúng, đồ gá...(Hình 21.69 trình bày sơ đồ khối của một hệ thống máy dò khuyết tật bằng siêu âm. Bộ tạo thời gian quét và bộ phát sóng được khởi động đồng thời bằng bộ định thời gian (mạch đồng hồ), khởi phát truyền xung siêu âm từ đầu dò cùng thời điểm chùm tia điện tử bắt đầu di chuyển ngang ống phóng cathode. Khi sử dụng đầu dị đơn tinh thể, xung điện thế cấp từ bộ phát sóng tới đầu dị cũng đồng thời cấp vào bộ thu sóng, rồi được khuyếch đại và hiển thị như chỉ thị tín hiệu “a” trên màn ảnh CRT. Tín hiệu “a” được biết đến với các tên gọi là xung truyền, xung phát hoặc
xung phản xạ mặt trước. Điểm sáng chùm điện tử liên tục quét ngang màn ảnh
CRT ứng với sóng âm từ đầu dò truyền vào vật kiểm. Khi sóng âm gặp bề mặt “b”, một phần bị phản xạ ngược về đầu dò và được bộ thu sóng ghi lại rồi chuyển thành tín hiệu “b” trên màn CRT được gọi là xung phản hồi khuyết tật. Phần còn lại
truyền tới mặt đáy “c” của vật và bị phản xạ trở lại tạo ra tín hiệu “c” của vật được gọi là xung phản hồi mặt sau hoặc xung phản hồi đáy.
26
Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống kiểm tra siêu âm
Trong đầu dò tinh thể kép và phát sóng ngang có đặt nêm làm trễ giữa biến tử với bề mặt vật kiểm để sóng âm truyền đến vật kiểm chậm.
3.2. Các loại thiết bị kiểm tra siêu âm 3.2.1. Máy xách tay 3.2.1. Máy xách tay
Loại này được chế tạo để kiểm tra tại hiện trường trước và sau khi hàn, do đó chúng cần nhỏ gọn và dễ thao tác. Máy có thể làm việc với các đầu dò đơn tinh thể hoặc tinh thể kép, được điều khiển bằng tay. Nguồn năng lượng là điện lưới hoặc pin.
3.2.2. Thiết bị phịng thí nghiệm
Là các thiết bị vạn năng có nhiều núm điều khiển cho phép người vận hành phát triển kỹ thuật kiểm tra đạt kết quả tối ưu. Các thiết bị này có kích thước lớn và giá thành cao.
3.2.3 Thiết bị kỹ thuật số
Trước đây các thiết bị tương tự thường được dùng trong kiểm tra hàn với kết quả tin cậy. Tuy nhiên phương pháp siêu âm không lưu lại được kết quả kiểm tra, khơng có hình ảnh “thực” của khuyết tật, u cầu cao về tay nghề...
Hiện nay đã chế tạo được các thiết bị siêu âm kỹ thuật số. Trong đó biến tử phát tín hiệu tương tự được chuyển sang dạng số. Các tín hiệu số hoá được điều khiển bằng bộ vi xử lý bên trong rồi thể hiện trên màn hình và lưu trữ dữ liệu lại. Những hệ
27
thống siêu âm mới có thể biểu diễn ảnh kích thước ba chiều từ các số liệu vào. Thiết bị siêu âm kỹ thuật số có các tính chất:
Bộ nhớ hiệu chuẩn: các thông số được đưa vào ban đầu hiển thị ngay trên màn
hình, chúng được dữ lại và khi cần có thể gọi ra. Các công việc đã hiệu chuẩn cũng được gọi ra khi thực hiện các bước tiếp sau.
Núm triệt nhiễu tuyến tính: lọc ra các tín hiệu có biên độ thấp và nhiễu cỏ mà không ảnh hưởng tới quan hệ giữa các biên độ tín hiệu
Núm hiệu chỉnh biên độ- khoảng cách: trong các thiết bị tương tự, đường cong hiệu chỉnh biên độ - khoảng cách (DAC) khi tính đến sự suy giảm năng lượng của chùm tia, phải vẽ bằng tay theo các điểm trên màn hình. Các thiết bị kỹ thuật số có thể tự vẽ và nhớ được.
Chức năng xác định đỉnh xung hoặc trung bình hố: khi di đầu dị khó chọn chính xác các đỉnh xung, bộ nhớ của thiết bị kỹ thuật số có khả năng chọn đỉnh xung chính xác. Ngồi ra có thể đưa vào các chức năng trung bình hố tín hiệu ghi nhận.
Xác định tự động vị trí các chỉ thị: các quan hệ hình học để xác định vị trí và kích thước của chỉ thị được hiển thị tự động trên màn hình chứ khơng cần tính tốn bằng tay.
Lưu trữ số liệu: các hình ảnh trên màn hình có thể được lưu trữ khi sử dụng băng video hoặc máy in chuyên dụng. Chúng có cổng kết nối với máy tính.
3.2.4 Thiết bị tự động hố
Khi cần kiểm tra lượng lớn các sản phẩm giống nhau hoặc đường hàn có chiều dài lớn thì cần tự động hố. Hệ thống này gồm các đầu dò giống nhau quét qua vật kiểm theo quỹ đạo định sẵn. (Hình 21.70) chỉ ra sơ đồ kiểm tra tự động nguyên cơng hàn ống.
28
Hình 2.10.Kiểm tra tự động
1-vật kiểm; 2- máy với đầu dò; 3- cảm biến vào/ra; 4- cảm biến dịch chuyển; 5- đẩy phôi; 6- điều khiển cơ cấu kiểm; 7- tạo siêu âm; 8- xử lý và đánh giá; 9- đánh dấu;
10- tín hiệu; 11- biên bản; 12- phân loại
Các tín hiệu siêu âm được xử lý nhờ khối PE (processing and evalution). Kết quả dược đưa ra từ máy in rồi phân loại. Với sản phẩm cố định có thể c ố định các thông số đã cho, nếu ra ngồi các giá trị đó thì loại bỏ.
Các đầu dị có góc nghiêng khác nhau có thể được điều khiển bằng các thiết bị dồn kênh. Ưu điểm chính của kỹ thuật tự động là sử dụng máy in kỹ thuật số, dặc biệt nếu biên độ và thời gian qua đi của xung phản hồi đã được số hoá. Đối với các kiểm tra lặp lại, toàn bộ kết quả được lưu trữ trên băng từ.