Ultrahangos vizsgálat

Fizikai elv: A vizsgálati darabba bevezetett ultrahang a darabban terjed és akusztikai határfelülethez érve, egy része átvezetődik, egy része pedig visszaverődik. A visszaverődő és átvezetődő hangenergia arányát az akusztikai határfelület két oldalán lévő anyagok akusztikai keménységének az aránya, a határfelület geometriája, a beesés szöge, valamint az ultrahang hullám típusa (transzverzális vagy longitudinális) és frekvenciája határozzák meg.
A különböző vizsgálókészülékek képesek az ultrahang előállítására, majd a vizsgálati darabba való bejuttatást követően a különböző határfelületekről visszavert ultrahang érzékelésére.

A vizsgálat leírása: A megfelelő felületi előkészítést követően az ultrahang közvetlen létrehozását, valamint a visszavert ultrahang érzékelését biztosító vizsgálófejet a megfelelő csatolóközeg (pl. olaj) alkalmazásával a vizsgálati darabhoz illesztjük. A vizsgálókészülék, megfelelő etalonokon történt geometriai és érzékenység beállítását követően lehetővé válik az ultrahang visszaverődését okozó akusztikai határfelület (reflexiós felület) helyének, valamint a visszavert ultrahang energia nagyságának a pontos mérése.
Az ultrahang visszaverődését okozó határfelület lehet valamilyen folytonossági hiány (hiba), vagy a vizsgálati darab vizsgálófejjel ellentétes oldala (pl. hátfal).
A vizsgálat során nemcsak a visszaverődés helye állapítható meg, hanem a visszaverődés mértéke is, amiből következtetni lehet a visszaverő felület nagyságára.
Mivel a visszavert ultrahang energia nagymértékben a visszaverő felület reflexiós képességétől függ, ezért hibakereső vizsgálat során csak un. helyettesítő reflektor nagyságban lehet a hiba méretét megadni. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a hiba méretét egy ismert nagyságú mesterséges modellreflektor méretéhez viszonyítva adjuk meg. (pl.: A darabban talált hibáról ugyanannyi hangenergia verődik vissza, mint egy 3 mm-es keresztirányú hengeres furatról.) Az így megadott méret nem azonos a hiba fizikai méretével!

Változatai:

Ultrahangos falvastagságmérés:

Egy oldalról hozzáférhető felületek esetén lehetővé teszi a vizsgálófej alatti felületen a maradó falvastagság pontos mérését. A vizsgálatot általában speciálisan erre a célra kifejlesztett digitális műszerrel végezzük. A mérési pontosságot nagymértékben befolyásolja a felületi előkészítés, a mérendő vastagság, az alkalmazott vizsgálófej frekvenciája és a készülék
A megfelelő előkészítés és sima vizsgálati felület esetén általában 1 %, de legalább +- 0,1 mm a mérési pontosság.
Speciális műszer alkalmazásával akár vastag festékrétegen keresztül is kivitelezhető a pontos vizsgálat. (a festékréteg belemérése nélkül!!!)

Hibakereső ultrahangos vizsgálat:

Általában hegesztési varratok, öntvények, kovácsolt, illetve alakított termékek, forgácsolt alkatrészek hibakereső vizsgálatára szolgál merőleges, illetve szögsugárzó fejek alkalmazásával.
A vizsgálatot impulzus-visszhang elven működő általános célú digitális vagy analóg műszerrel végezzük.

A vizsgálat korlátai: A vizsgálati darab anyaga, szemcseszerkezete nagymértékben befolyásolja a vizsgálati távolságot, a kimutatható hibaméretet és ezen keresztül a darab vizsgálhatóságát. Előfordulhat, hogy a vizsgálati darabban olyan nagy mértékű az ultrahang gyengülése illetve olyan nagy méretű a szemcsékről visszaverődő jelek nagysága, hogy ez lehetetlenné teszi a vizsgálatot. Ilyen jellegű problémák általában egyes öntvényeknél, ausztenites anyagoknál, illetve egyes nem vas fémek esetén (pl. bronz) léphetnek fel.
Szabvány szerinti hibakereső ultrahangos varratvizsgálatot általában 8 mm-es anyagvastagság fölött lehet végezni. Ennél kisebb anyagvastagságnál - külön vizsgálati technológia alapján - nem szabványos vizsgálat végezhető, de a hibakimutatás biztonsága csökken.
Az erősen tagolt vizsgálati (besugárzási) felületek sok esetben lehetetlenné teszik a vizsgálat elvégzését. Meghiusíthatja a vizsgálat elvégzését a durva, egyenetlen besugárzási felület illetve a nem megfelelő felületi előkészítés is. Erősen ívelt besugárzási felületek korlátozhatják az alkalmazható besugárzási irányokat. A vizsgálat értékelhetőségéhez mindenképpen szükséges a darab geometriájának, kialakításának pontos ismerete.

Mire jó: Felületi és belső hibák kimutatására alkalmas.

Jól kimutatható vele: Megfelelő irányú besugárzás esetén a vizsgálat különösen érzékeny a sík jellegű hibákra, de a térfogatos hibák is kimutathatók. Igen jól kimutatható a vizsgálati darabban a besugárzott ultrahang irányára merőleges határfelület (ez az alapja a falvastagság mérésnek!)

Rosszul detektálható:A vizsgálat kevéssé érzékeny a kisméretű térfogatos hibákra.

Szükséges vizsgálati felület: A besugárzási felületről el kell távolítani a vizsgálófej vezetését gátló felületi egyenetlenségeket, és megfelelő simaságú felületet kell biztosítani. A felületen nem maradhat semmilyen lazán tapadó szennyeződés (pl.: rozsda, reve, stb.), ezzek ugyanis meggátolják az ultrahang bevezetését a darabba.
A felület-előkészítés minősége szorosan összefügg a vizsgálhatósággal és a kimutatható hibanagysággal is!
A besugárzási felület nagyságát és helyét a konkrét vizsgálati feladat ismeretében lehet megadni.

Környezeti feltételek: A vizsgálatot lehetőleg zavaró tényezőktől menetes környezetben kell elvégezni. Helyszíni vizsgálatok során kizáró ok lehet pl. az erős eső, havazás. A vizsgálati darab hőmérséklete hibakereső vizsgálat esetén ne haladja meg a + 50°C-ot. Falvastagságmérés esetén, speciális vizsgálófejek alkalmazása mellett lehetőség van ennél jóval magasabb hőmérsékletű felületen is a vizsgálat elvégzésére (magas hőmérsékleten végzett vizsgálat esetén jelentősen csökkenhet a mérés pontossága).
Nagyon fontos, hogy a vizsgálati darab kellő módon megközelíthető és teljes mértékben hozzáférhető legyen.