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超声波测厚仪主要用途

2023-10-27 [463]

超声测厚仪有什么用途?

超声测厚仪通常用于在下述情况下确定材料的厚度:检测人员只能接触到工件的一侧,例如管道或管子;由于工件尺寸或接触受限,简单的机械测量不可能进行或不切实际。厚度测量可以快速、方便地从一侧进行,而无需切割工件,这是超声测厚技术的主要优势之一。

几乎任何常见的工程材料都可以通过超声方式进行测量。超声测厚仪经过设置,可用于测量金属、塑料、复合材料、玻璃纤维、陶瓷和玻璃的厚度。通常可以对生产线上或处理过程中的挤压成形塑料和轧制金属进行测量,也可以测量多层制造产品的单层厚度或涂层厚度。还可以测量液位和生物样品。超声测厚始终以无损的方式进行,无需对被测工件进行切割或切片操作。可测范围宽泛:0.08 毫米~ 635毫米,具体可测厚度根据材料和所选探头而定。一般不适合使用传统超声测厚仪进行测量的材料包括木材、混凝土、纸张和泡沫产品。

超声测厚仪的工作原理是非常精确地测量由超声探头产生的声波脉冲通过被测样件所需的时间。由于声波会从材料边界反射回来,因此可以通过确定来自被测工件远端的回波的传播时间来测量工件的厚度,这与雷达或声呐测量距离的方式相同。分辨率可以精确到0.001毫米或0.0001英寸。

大多数超声测厚应用使用小型手持式探头,但是某些几何形状复杂的工件以及在线检测,会要求使用非接触式探头,通过水层或水槽聚焦声束来完成检测。测量基本上可以瞬时完成,测量数据可被记录在仪器的内置数据记录器中,以用于文档制作或分析。

超声测厚仪可以测量哪些材料?

超声测厚仪可用于测量各种材料的腐蚀情况和涂层厚度,较为典型的材料有金属、塑料、复合材料、玻璃纤维和陶瓷玻璃。

腐蚀

几乎任何由普通结构金属制成的样件都容易受到腐蚀。许多行业面临的一个巨大挑战是对内壁可能出现了锈蚀的管道、管子或储罐的剩余壁厚进行测量。如果不切割或拆卸管道或箱罐,仅凭肉眼观察,通常不能发现这类锈蚀缺陷。在这类腐蚀检测应用中,超声检测是一种已经得到广泛认可的无损检测方式,而对锈蚀金属的超声检测通常使用双晶探头和专用的腐蚀测厚仪完成。

为什么检测金属的腐蚀情况很重要?

结构性钢梁,特别是桥梁的支柱和钢桩,很容易受到腐蚀,而腐蚀会使金属原来的厚度减少。如果出现了腐蚀,却在相当长的一段时间内没有被发现,则腐蚀会蔓延,会减弱金属壁的支撑强度,并导致危险的结构性损坏。考虑到安全和经济两方面的因素,我们需要对易受腐蚀的金属管道、箱罐或结构框架进行定期检测。超声测厚仪可在能够接触到表面一侧的情况下,准确地探测到潜在的内部腐蚀,而不会损坏金属。

超声测厚仪如何探测到腐蚀缺陷?

用于腐蚀检测应用的所有测厚仪都会测量声波第一次到达底面并返回到表面所用的时间(声波在材料中传播的往返声程)。高级仪器还可以测量多个连续回波之间的时间间隔。它们使用经过优化的信号处理技术来测量粗糙、腐蚀的被测样件的最小剩余壁厚。这些测厚仪可以在不受金属或其涂层影响的情况下,计算腐蚀样件的确切剩余厚度。

在腐蚀应用中,常常要在不规则的表面上进行测量。对不规则表面的检测,双晶探头要优于单晶探头。双晶探头包含独立的发射晶片和接收晶片,两种晶片被分别安装在切有固定屋顶角(与平面呈一定的角度)的延迟块的两部分上,这样发射声程和接收声程可以在被测样件的表面以下交汇在一起。双晶探头这种声束交汇的设计,会产生一种伪聚焦效果,在腐蚀检测应用中可以优化最小壁厚的测量。

与单晶探头相比,双晶探头对来自代表最小剩余壁厚的点蚀坑底的回波更敏感。此外,在被测材料的外表面非常粗糙时,双晶探头往往可以更有效地完成检测。陷入粗糙声束入射表面凹坑中的耦合剂,会生成长时振铃表面回波,这种回波会干扰单晶探头在测量薄材料时的分辨率。如果使用双晶探头进行检测,接收器晶片不太可能选择这种无效的回波。最后要说的是,大多数双晶探头可进行高温测量,而单晶接触式探头如果在高温情况下进行测量,则会受到损坏。

如果出现了腐蚀而长期未被发现,则会削弱金属结构的完整性,如横梁、桥梁支架和钢桩等。超声测厚仪可通过无损方式检测金属,探测到可能因为腐蚀而对金属结构造成的损伤或缺陷。

金属

下面列出了一些可测金属的常见示例。

管道和储罐:可以对金属管道和储罐进行腐蚀测量,但在制造过程中也可以进行精确厚度测量。

板材和卷材:金属板材和卷材通常可以在操作人员所能接触材料一侧的任何位置上进行高精度测量。对于除边缘以外很难用机械量规测量的宽幅产品,超声测量特别有用。

汽车钣金:许多汽车钣金制造部件形状复杂、尺寸宽大,使用机械量规进行测量具有很大的挑战性,但是在材料可接触一侧的任何位置,都可以进行超声测量,包括对弯曲处进行的缩减率测量。

小直径管:直径小至2毫米的精密金属管的壁厚和同心度可使用聚焦探头测量。

枪钻:在枪钻作业中,钻头的漂移会导致孔的位置随深度而变化。超声测厚仪可以在工件长度方向上,从外表面对任何位置的枪钻孔的深度进行定位和测量。

铸件:铁质和非铁质空心铸件的壁厚可以使用超声方式进行测量,即便是如发动机缸体的形状复杂铸件,也可以。超声测量仪还可用于检查铸铁的球化率。

涡轮叶片:飞机引擎的空心涡轮叶片及类似关键部件的壁厚可以使用小型聚焦探头测量,不仅可在制造过程中探测到芯偏移,还可以在使用过程中探测到磨损情况。

机加工部件:在加工操作过程中,有时检测人员需要检查部件的壁厚,以确保它们符合规格。当部件的内表面难以或无法接触时,超声测量仪就派上了用场。

超声测厚仪可用于测量许多金属制品,包括管道和储罐、板材和卷材、枪钻加工产品或管子。超声测量可用于质量保证目的,可确保产品制造符合行业标准,并确保产品足够安全和坚固,可以发挥其关键功能。

塑料

随着制造工业越来越多地使用非金属工程材料,测量这些材料壁厚的需求也随之增加,目的是进行质量控制。所有常见的塑料、玻璃纤维和复合材料都可以使用超声方式进行测量,在检测时,只需接触被测材料的一侧即可。精密超声测厚仪有助于制造商确保产品在质量和安全方面符合行业标准。

使用超声测量仪可以测量哪些塑料产品?

可测量的常见塑料产品如下所述:

瓶子和容器:生产吹塑和滚塑成型瓶子和容器的制造商需要检查产品的壁厚,而使用测微计通常无法完成这种测量。超声测量法无需切割瓶子或容器即可进行测量。

塑料管道:为了确保同心度,可以对塑料管道的壁厚进行在线和离线测量。

塑料管子:直径小至2毫米的小管,包括导管和其他医用管,可以使用聚焦探头测量。

电缆护套和电线绝缘层:大型和小型电气电缆和光纤电缆的塑料绝缘层的厚度都可以使用测厚仪测量,以确保电缆具有适当的同心度,并符合最小厚度规格。

塑料瓶坯:结构塑料层和阻隔层都可以在预成型阶段进行测量,以确保最终产品具有合适的厚度。

多层容器和箱罐:超声测厚仪可以测量多层瓶子、食品容器、燃料箱和类似产品中的气体阻隔层和其他层的厚度。

玻璃纤维管道和储罐:这些产品可以在制造过程中和安装之后进行测量,以验证壁厚是否达标,并探测分层缺陷。

玻璃钢船:在检测大型船只时,如果有必要,造船商或验船师可以使用高穿透型测厚仪测量船体厚度。还可使用第二个设置测量凝胶涂层的厚度。

复合材料结构:使用简单的超声测厚仪可以测量由航空复合材料制成的机翼、机身面板、雷达天线罩和类似结构的厚度,并探测分层缺陷。

其他材料

除了常见的金属和塑料外,超声测厚仪还可用于测量各种其他材料,此处仅列出几种进行说明。

橡胶制品:与其他材料相比,橡胶的声波衰减性通常较高,但通常可以使用高穿透型测厚仪测量这类材料的厚度。常见的应用包括测量橡胶管的壁厚、橡胶传送带中加固层的总厚度和深度,以及轮胎的胎面厚度。

陶瓷:大多数结构陶瓷和电子陶瓷都非常适合于超声测量,包括陶瓷制管子、容器、涡轮叶片和阀门,以及陶瓷涂层。超声测厚仪也可通过声速测量方法来检测材料的弹性模量。

玻璃器皿:玻璃通常对声波有很强的透射性,玻璃容器、小口径玻璃管、科研用玻璃器皿、灯泡、玻璃涂层和类似产品都可以使用超声方式进行测量。

液位:对于封闭容器中的液体,或者在无法使用量油尺或校准浮标等传统方式测量容器内的液体时,经常会使用超声测厚仪完成对液体高度或深度的测量。通过/不通过技术通常可用于确定箱罐或其他容器中某个特定位置处是否存在液体。

软性隐形眼镜:软性隐形眼镜的厚度可以通过超声方式进行测量,而使用机械方式进行测量很难不使眼镜变形,此外,还可以根据弧高的超声测量值计算基底曲线。

蜡型:用于在失蜡铸造过程中为涡轮叶片和类似精密产品制造模具所使用的蜡型的厚度,包括陶瓷芯上蜡层的厚度,可以使用超声测厚仪测量。

生物样品:在生物医学研究应用中,经常会使用超声测厚仪对软组织,如皮肤、肌肉、脂肪和血管壁,进行厚度测量。


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