초음파 결함 감지에 사용되는 프로브의 분류, 기능 및 선택 원리
1. 초음파 프로브의 분류 :
초음파 결함 감지에서는 테스트 된 공작물의 모양, 재료, 결함 감지 목적 및 결함 감지 조건이 다르기 때문에 다양한 유형의 프로브가 필요합니다. 초음파 프로브는 유도 방법에 따라 분류 할 수 있으며 일반적으로 다음과 같은 유형이 있습니다.
1) 검출 된 공작물에서 발생하는 파형에 따라 종파 탐침, 횡파 탐침, 판파 (램파) 탐침, 크리핑 파 탐침, 표면파 탐침으로 나눌 수 있습니다.
2) 입사되는 사운드 빔의 방향에 따라 직선 프로브와 비스듬한 프로브로 나눌 수 있습니다.
3) 프로브의 커플 링 모드와 테스트 된 작업 물의 표면에 따라 접촉 프로브와 액체 침지 프로브로 나눌 수 있습니다.
4) 프로브에서 압전 웨이퍼의 재질에 따라 일반 압전 웨이퍼 프로브와 복합 압전 웨이퍼 프로브로 나눌 수 있습니다.
5) 프로브의 압전 웨이퍼 수에 따라 단결정 프로브, 이중 크리스탈 프로브 및 다결정 프로브로 나눌 수 있습니다.
6) 초음파 사운드 빔의 집속 가능 여부에 따라 집속 프로브와 비 집속 프로브로 구분됩니다.
7) 초음파 주파수 스펙트럼에 따라 광대역 및 협 대역 프로브로 나눌 수 있습니다.
8) 일치하는 검출 워크의 곡률에 따라 플랫 프로브와 커브 프로브로 나눌 수 있습니다.
9) 특수 프로브. 일반 프로브 외에도 특수 조건 및 특수 목적을위한 일부 프로브가 있습니다.
2. 일반적인 일반적인 프로브의 역할
1) 종파 프로브는 일반적으로 직선 프로브라고하며 주로 플레이트, 주조, 단조 등과 같이 감지 표면에 평행 한 결함을 감지하는 데 사용됩니다.
2) 전단파 경사 프로브는 전단파 감지를 사용합니다. 입사각은 첫 번째 임계각과 두 번째 임계각 사이에 있으며 굴절 된 파는 순수한 전단파입니다. 주로 감지 표면에 수직 또는 특정 각도에서 결함을 감지하는 데 사용됩니다. 용접, 파이프 및 단조 검사에 사용됩니다.
3) 종파 경사 프로브는 입사각이 첫 번째 임계각보다 작은 프로브입니다. 목적은 결함 검사를 위해 작은 각도의 종파를 사용하거나 횡파 감쇠가 너무 큰 경우 강한 종파 침투 특성을 사용하여 종파 경사 입사 검사를 수행하는 것입니다. 사용할 때 시편에 횡파 간섭이 있는지주의하십시오.
4) 크리핑 웨이브 프로브. 크리핑 파의 각도는 75º ~ 83º로 검사 대상 피검 물의 두께 방향과 거의 수직이고 피검 물의 수직 균열이 90º에 가까워 수직 균열 검출 감도가 우수합니다. , 공작물에 대한 감지 감도가 좋습니다. 표면 거칠기 요구 사항은 높지 않으며 표면 및 표면 근처 균열 감지에 적합합니다.
5) 표면파 (Rayleigh wave) 프로브의 입사각은 Rayleigh 파가 생성되는 임계각에 가까워 야하며 일반적으로 두 번째 임계각보다 약간 더 커야합니다. 표면파의 에너지는 표면 아래 2 파장 내에 집중되어 있기 때문에 표면 균열 검사의 감도가 매우 높으며 주로 표면 또는 표면에 가까운 결함을 검사합니다.
6) 듀얼 크리스탈 프로브. 듀얼 크리스탈 프로브에는 두 개의 압전 웨이퍼가 있는데 하나는 초음파를 전송하는 데 사용되고 다른 하나는 초음파를 수신하는 데 사용됩니다. 입사각 αL의 차이에 따라 종파 듀얼 크리스탈 스트레이트 프로브와 횡파 듀얼 크리스탈 비스듬한 프로브로 구분됩니다. 듀얼 크리스탈 프로브는 다음과 같은 장점이 있습니다 : 고감도, 덜 어지럽게, 작은 사각 영역, 공작물에서 근거리의 작은 길이, 조정 가능한 감지 범위. 듀얼 크리스탈 프로브는 주로 표면에 가까운 결함을 감지하는 데 사용됩니다.
3. 초음파 탐침의 선택 원리
성능이 다른 여러 유형의 초음파 프로브가 있습니다. 따라서 초음파 결함 감지 대상의 모양, 초음파 감쇠 및 기술 요구 사항에 따라 프로브의 합리적인 선택은 정확하고 신뢰할 수있는 결함 감지 결과를 보장하는 기초가됩니다. 초음파 프로브의 선택은 주로 프로브 유형, 프로브 주파수, 프로브 칩 크기 및 프로브 각도 등에 반영됩니다.
3.1 프로브 유형
일반적으로 프로브의 형태는 공작물의 형상과 발생할 수있는 결함의 위치 및 방향에 따라 선택되어야하며, 초음파 빔 축이 결함과 수직이되도록 노력해야합니다. 자세한 내용은 위에서 언급 한 일반적인 일반적인 프로브의 기능 부분을 참조하십시오.
3.2 프로브 주파수
초음파 결함 감지 주파수는 0.5 ~ 15MHz이며 선택 범위는 상대적으로 큽니다. 일반적으로 주파수를 선택할 때 다음 요소를 고려해야합니다.
1) 초음파의 회절로 인해 초음파 탐상 감도는 약 1/2 파장입니다. 동일한 재료에서 초음파 속도는 일정하므로 주파수를 높이면 초음파 파장이 짧아지고 감지 감도가 향상되어 작은 결함을 찾는 데 도움이됩니다.
2) 주파수가 높고, 펄스 폭이 작고, 분해능이 높아 인접 결함을 구별하고 분해능을 향상시키는 데 유리합니다.
3) 확산 식에서 주파수가 높으면 초음파 길이가 짧고 반 확산 각이 작고 음속이 좋은 지향성을 가지며 초음파 에너지가 집중되어 발견에 도움이됨을 알 수 있습니다. 높은 정량 정확도로 결함을 찾습니다.
4) 근거리 장의 길이에 대한 공식에서 고주파, 초음파의 길이, 근거리 장의 긴 길이는 결함 검출에 불리한 것으로 알려져있다.
5) 감쇠 및 흡수식을 통해 초음파 주파수와 중간 입자 크기의 증가에 따라 초음파의 감쇠가 급격히 증가 함을 알 수있다.
위의 분석을 통해 초음파 탐상시 주파수가 더 큰 영향을 미치고, 주파수가 높고, 탐상 감도와 해상도가 높고, 빔 지향성이 좋아 탐상에 유리함을 알 수 있습니다. 그러나 고주파수, 긴 근거리 영역 및 큰 중간 감쇠는 결함 감지에 적합하지 않습니다. 따라서 프로브 주파수를 선택할 때 다양한 요인에 대한 포괄적 인 분석과 합리적인 선택을 포괄적으로 고려해야합니다. 일반적으로 결함 감지 감도의 요구 사항을 충족한다는 전제하에 가능한 한 낮은 주파수의 프로브를 선택해야합니다. 단조품, 압연 부품 및 미세 입자가있는 용접 부품의 경우 일반적으로 고주파 프로브 (일반적으로 2.5-5.0MHz)가 선택됩니다. 거친 입자, 오스테 나이트 강 및 기타 공작물이있는 주조의 경우 일반적으로 0.5 ~ 2.5MHz의 부드러운 저주파 프로브를 사용해야합니다. 그렇지 않으면 주파수가 너무 높으면 초음파 에너지가 심각하게 감쇠됩니다.
3.3 프로브 칩 크기
프로브 웨이퍼의 모양은 일반적으로 둥글고 정사각형입니다. 프로브의 칩 크기는 초음파 결함 감지 결과에 특정 영향을 미칩니다. 선택시 다음 요소를 고려해야합니다.
1) 반 확산 각도. 확산 각 공식에서 웨이퍼 크기의 증가, 반 확산 각의 감소, 좋은 빔 지향성, 집중된 초음파 에너지가 결함 검출에 도움이됨을 알 수 있습니다.
2) 필드 영역 근처에서 결함 감지. 근거리 영역의 길이에 대한 공식에서 웨이퍼 크기의 증가와 근거리 영역의 길이의 증가가 결함 검출에 좋지 않음을 알 수 있습니다.
3) 칩 크기가 크고 방사 된 초음파 에너지가 강하며 프로브&# 39의 비확산 영역이 넓고 장거리 결함을 찾는 능력이 향상됩니다.
결함 감지 영역이 큰 공작물의 경우 결함 감지 효율성을 높이려면 대형 칩 프로브를 사용해야합니다. 두께가 두꺼운 공작물을 감지 할 때 장거리 결함을 효과적으로 찾기 위해 대형 칩 프로브를 사용해야합니다. 작은 공작물의 경우 결함 위치를 개선하기 위해 정량적 정확도를 위해 소형 칩 프로브를 사용해야합니다. 표면이 고르지 않고 곡률이 큰 공작물의 경우 작은 칩 프로브를 사용하여 커플 링 손실을 줄여야합니다.
3.4 각도
검사에서 초음파 빔 축은 가능한 한 결함에 수직이어야합니다. 따라서 각도의 선택은 검사 대상에 존재할 수있는 결함의 유형과 위치 및 공작물의 허용 감지 조건을 기반으로해야합니다. 반사 및 굴절 법칙과 관련 기하학적 지식을 사용하여 적절한 각도를 선택합니다. 조사. 예를 들어, 횡파 감지에서 프로브의 K 값을 취하면 굴절 각도는 감지 감도, 사운드 빔 축 방향 및 1 차 파의 사운드 경로 (입사 지점으로부터의 거리)에 더 큰 영향을 미칩니다. 하단 반사점까지). 플렉시 글라스 경사 프로브가있는 강철 공작물 감지의 경우 β=40 ° (K=0.84) 일 때 음압 왕복 투과율이 가장 높으며 감지 감도가 가장 높습니다. K 값이 크고 β 값이 크고 1 차파의 음로가 크다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 실제 감지에서 측정 물의 두께가 작은 경우 1 차파의 사운드 경로를 증가시키고 근거리 영역에서의 감지를 피하기 위해 더 큰 K 값을 선택해야합니다. 공작물의 두께가 두꺼울 경우 과도한 사운드 경로로 인한 감쇠를 줄이기 위해 작은 K 값을 선택해야하며 큰 깊이에서 결함을 찾는 것이 편리합니다. 용접 검사에서 메인 사운드 빔이 전체 용접 섹션을 스캔 할 수 있는지 확인하는 것도 필요합니다. 관통이없는 단면 용접 루트의 경우 끝 각도 반사 문제를 고려해야합니다. K=0.7 ～ 1.5, K< 0.7="" 또는="" k=""> 1.5이기 때문에 끝각 반사율이 매우 낮아 검사를 놓치기 쉽습니다.
