Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 46. 13 december 1947 - Materialprovning med ultraljud, av I Göransson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
932
TEKNISK TIDSKRIFT
grundton, rör sig de motställda ytorna först i riktning mot
och sedan från varandra. Det mellanliggande materialet
utsättes växelvis för tryck och dragning. Vid grundtonen
förblir endast ett plan i vila i det inre och undergår
maximiväxlingar i fråga om påkänning. Denna svängning
begränsas till den del av föremålet, som befinner sig
direkt under kristallen, varför alla observationer gäller just
denna del av provet. Tjockare plattor har lägre
svängningstal hos grundtonen. För stål blir uttrycket för detta
förhållande T • F ,= 3 070 000, där T är tjockleken i mm
och F är frekvensen i p/s. När grundtonen kan användas,
medger denna enkla formel direkt avläsning av tjockleken
på oscillografskärmen. Kristallens diameter såväl som
tjocklek måste dock ökas för grövre sektioner.
Grundtonen kan tillämpas på stål från 0,125 till ca 15 mm
tjocklek, men vanligen ligger den övre gränsen vid mindre
gynnsamma förhållanden vid ca 6 mm. Vid mer än 6 mm
är det önskvärt, att övertoner användes. Tjockleken hos
stora cisterner kan bestämmas, utom när korrosion gjort
ytorna mycket oregelbundna. När kristallen föres fram
över en sida, kan man snabbt avgöra, huruvida objektet
håller sig inom föreskrivna tjocklekstoleranser eller ej,
genom att iaktta, om ljusspårets utslag ligger innanför
vissa gränser på skalan framför skärmen. Med detta
instrument kan vid tillverkningskontroll provas med en
noggrannhet, där felen sällan är mera än ± 2 %. Endast
i sådana fall, då höjden på spårutslagen av någon
anledning minskats betydligt, kan avläsningen bli osäker.
En betydelsefull faktor för höjden på spårtopparna, dvs.
apparatens känslighet, är kontaktytan mellan kristallen
och föremålet. Denna yta måste vara stor nog att kunna
överföra tillräckligt med ultraljudenergi. Skrovlighet på
ytan minskar den verksamma kontaktytan och
känsligheten. Vanliga, maskinbearbetade eller valsade ytor duger,
men sandgjutna ytor är alltför skrovliga för provning,
varför de först måste slätputsas på den fläck, där
mätning skall ske. I allmänhet behövs en ytjämnhet av 0,025
mm eller bättre. Buktiga föremål ge mindre kontaktyta
och känslighet. Plana kristaller kan användas på en del
böjda ytor, såsom på ihåliga stålpropellrar o.d. Vid små
krökningsradier är det dock önskvärt med avrundade
kristaller, som passar till föremålen. Kristaller för både plana
och buktiga arbetsytor finns att tillgå, där kristalltrycket
bestämmes av en fjäder, vilket ger liten förslitning och
mindre risk för sprickbildning. Även kristallens storlek
inverkar på kontaktytan. Man använder vanligen kristaller
med en diameter av 10—25 mm. Om sektionen under
kristallen växlar i tjocklek på grund av att ytan mitt
emot kontaktytan lutar eller är ojämn, blir
resonanstopparna mindre och bredare. Vid en tjockleksförändring
av mer än ungefär 10 % kan topparna ej konstateras så
lätt. Ävenså målarfärg och glödskal på ytan nedsätter
känsligheten.
En mångfald metaller och legeringar kan provas med
nämnda instrument, såsom stål, mässing, nickel, koppar,
silver, aluminium, magnesium och förvånansvärt nog bly.
Varje metall och legering fordrar sin särskilda kalibrering
av instrumentet, emedan resonansfrekvensen bestämmes
av såväl de elastiska egenskaperna och specifika vikten
som tjockleken. Exempelvis olika slags mässinglegeringar
kräver var för sig en tjocklekskalibrering. Omvänt kan en
grov uppskattning göras beträffande sammansättningen
hos ett provstycke med känd tjocklek genom att iaktta
resonanstopparnas lägen. Lyckligtvis varierar ej modulen
och specifika vikten hos stål nämnvärt vid vanliga
legeringshalter, värmebehandling och varm- eller
kallbearbetning. Därför är en enda kalibrering tillfyllest för stål
utom för rostfria eller andra högt legerade typer. Andra
material av icke metallisk karaktär kan också provas,
t.ex. glas, konstharts, celluloid, vissa gummisorter. För
gjutjärn nedsättes mätapparatens känslighet genom den
höga inre dämpningen i detta material. Den dessutom
oftast grova ytan och oregelbundna formen hos gjutjärns-
detaljer gör, att apparaten för sådana ändamål får en
begränsad användning.
På föremål, som är grövre än ca 6 mm, kan grundtonen
ej fastställas utom på mycket jämna, platta sektioner. Det
är då bättre att utnyttja övertonerna. Ett för apparaten
lämpligt frekvensområde sträcker sig från ca 1 till 2,5 mm.
Då ett 6 mm tjockt prov mätes, erhålles t.ex. tre
övertoner, nämligen vid 2 mm, 1,5 mm och vid 1,2 mm. Om
man då är osäker på det verkliga måttet, som topparnas
lägen gäller för, kan detta beräknas genom att produkten
av två intilliggande avläsningar divideras med deras
skillnad: fi= 2 • 1,5 : (2 — 1,5) i= 6. Allmänt uttryckt blir det
t~ A-al A —a
där t är den verkliga tjockleken, A det större avlästa och
a det mindre, intilliggande skenbara tjockleksvärdet. På
mycket grova sektioner är det besvärligt att få ett
noggrant värde på differensen mellan två i detta fall tätt
liggande resonanstoppar, varför man kan avläsa mellan
ett visst antal toppar. Tjockleken blir då
t==n • A - a’IA — a
där n är antalet toppar mellan de båda avlästa värdena A
och a’. "Överton"-mätning tillämpas på grova tuber,
koniska rör, stålgjutgods och smidesstycken. Excentriciteten
hos borrhål i vissa tunga, maskinbearbetade pjäser kan
snabbt konstateras.
Apparaten lämpar sig väl för undersökning av sprickor
o.d. Två metoder tillämpas härför. Den första går ut på
att se efter, om väntat utslag på tjockleken hos föremålet
erhålles eller icke. Metoden användes, då föremålet har
två motsatta sidor, som är plan-parallella, såsom plåtar,
ark, rör, behållare, block eller fyrkantstänger. Om
resonansutslag svarande mot tjockleken uppnås vid
provningen, är sektionen under kristallen felfri. Om det däremot
finns sprickor e.d. mer eller mindre parallella med ytan,
minskas utslagen eller försvinner helt. Sprickor vinkelrätt
mot kontaktytan ger däremot mindre förändring av
vågtopparna. Den andra metoden för sprickundersökning är
ej så noggrann, men man kan lokalisera håligheten och
mäta dess djup under ytan. Den kan tillämpas endast
när hålrummet är plant och parallellt med kristallens
kontaktyta. Därvid svänger endast den del av materialet,
som ligger mellan kristallen och kaviteten, varför den
totala tjockleksmarkeringen blir utbytt mot en annan.
Den mindre tjockleksavläsningen anger djupet till felet.
Fyra slag av provning tillämpas i allmänhet för
undersökningar på förbindningar. Ett prov utföres på samma
sätt som den förstnämnda metoden för
sprickundersökning och tillämpas på t.ex. bågsvetsade fogar. Ett annat
prov följer den andra metoden för sprickundersökning
och praktiseras på detaljer, som har någon fri yta
parallell med fogens plan. Provaren letar därvid efter
resonansutslag, som motsvarar tjockleken av materialet mellan
kristallen och fogen. Diverse stuksvets- och lödfogar
kontrolleras på så vis. Ett tredje slags prov tillämpas för
sådana hopfogningar som gummibelagd metallplåt. Man
lägger an kristallen mot metallens yta och kontrollerar,
att inget utslag på plåttjockleken erhålles av normal
storlek. Gummit på andra sidan dämpar nämligen ultraljudet,
så att vid felfri materialövergång erhålles ej någon
vågtopp på ljusbanan. Fjärde sättet att prova tillämpas, när
två metallplåtar sammanfogas med ett tunt lager
bindemedel med liten dämpning. Varken den separata eller
sammanlagda plåttjockleken utvisas då på
oscillografskärmen, utan en sammansatt svängning observeras, vilket i
dylikt fall är liktydigt med god förbindning. Galvaniska
överdrag kan ej provas fullgott, och ytskikt av vitmetall
och silver är ej direkt mätbart liksom kolsättningsdjupet
hos stål (W S Erwin & G M Bassweiler i Iron Age juli
1947). / Göransson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
