Aplicação de cerâmica piezo usada para testes não destrutivos ultra-sônicos

O histórico de desenvolvimento e características do ultra-som

Acústica, como ramo de física, é uma ciência que estuda a ocorrência, propagação, recepção e efeitos das ondas sonoras. Antes de 1940, havia apenas materiais piezoelétricos de cristal único, que fizeram onda ultrassônica não amplamente utilizada. Na década de 1970, foram desenvolvidos cerâmicos piezoelétricos transparentes de Plzt. O desenvolvimento de materiais piezoelétricos promoveu muito o desenvolvimento do campo ultrassônico.

A frequência total de ondas sonoras é 10-4 Hz a 1014 Hz. Geralmente, as ondas sonoras com uma frequência de 2 × 104 Hz a 2 × 109 Hz são chamadas ondas ultrassônicas. Ultra-som, como parte das ondas sonoras, que segue a lei básica da propagação de ondas sonoras, masCristal de disco cerâmico piezoTambém tem alguns recursos pendentes: ① A direcionalidade das ondas de ultra-som é boa: ondas ultra-sônicas têm a mesma diretividade que ondas de luz, e podem ser transmitidas direcções por meio de um design especial. Detecção eficaz no objeto de detecção, maior a frequência ultra-sônica, melhor a diretividade; ② É forte capacidade de penetramento ultra-sônico para a maioria dos meios, tem uma forte capacidade de penetração; ③ Alta energia ultra-sônica: a frequência de trabalho da detecção ultra-sônica é muito maior que a frequência de ondas sonoras e tem alta energia; ④ Ondas ultra-sônicas têm comprimentos de onda curtos e pequenos fenômenos de difração: por causa de sua alta frequência e curto comprimento de onda, suas reflexões causadas por defeitos de objetos são fáceis de encontrar, então eles são frequentemente usados ​​para detecção de falhas. São essas características que tornam a ultrassonografia amplamente usada em testes não destrutivos.

Princípios básicos de testes ultrassônicos

Ondas ultra-sônicas se propagam em diferentes mídias. Quando encontra a interface, as ondas ultra-sônicas sofrerão conversão de reflexão, refração e onda. As reflexões ocorrem em interfaces heterogêneas com diferentes impedâncias acústicas. Quando as ondas ultra-sônicas são perpendicularmente incidentes a médio 1 a médio 2, a refletividade na interface R. Quanto maior a diferença na impedância acústica entre as duas mídias, mais o reflexo das ondas ultra-sônicas na interface forte. Quanto maior a diferença de impedância acústica entre as inclusões noPzt material piezoelétrico cerâmicoe o substrato, maior a possibilidade de detecção.

Conteúdo de detecção

O piezo cerâmica detectado pelo método ultra-sônico pode ser dividido em detecção de porosidade e detecção de defeito de superfície.Detection porosidade de piezo cerâmica A força, módulo elástico e densidade de cerâmica piezo estão diretamente relacionados à porosidade. A porosidade de alguns componentes piezo determina se pode ser usado. Há também uma certa relação entre a velocidade de transmissão de ondas ultra-sônicas e porosidade (ou densidade) em piezocerâmica.Que pode ser obtido através da medição real, e então a porosidade de cerâmica piezo pode ser obtida usando equações.

Os estômatos são reduzidos a elipsoides aleatoriamente orientados, que são uniformemente distribuídos em uma matriz isotrópica. O modelo micromecânico composto é usado para calcular a velocidade do som e compará-lo com os valores de medição. A porosidade é calculada. Quando é conhecida a densidade teórica de materiais cerâmicos piezo, a porosidade pode ser calculada a partir da densidade a granel. Existem muitos métodos para medir a densidade do corpo. O método Archimedes é comumente usado. Os defeitos internos da cerâmica Piezo também podem ser detectados pelo método de detecção de falhas de imersão na água. Quando os defeitos são detectados pelo método de detecção de falhas verticais de ondas longitudinais de imersão de água, o caminho do feixe pode ser lido diretamente. Para detectar pequenos defeitos, uma sonda de freqüência menor pode ser usada.

Detecção de defeito de superfície

Para cerâmica piezo, defeitos de superfície da mesma forma e tamanho são mais propensos a causar danos do que os defeitos internos, de modo que a detecção de defeitos de superfície é particularmente importante. Os defeitos de superfície da cerâmica Piezo são geralmente detectados pelo método de onda de superfície de imersão de água. A onda ultrassônica (onda longitudinal) é obliquamente incidente na superfície do objeto a ser imerso na água. Quando o ângulo de incidente θC é maior que o segundo ângulo crítico θC, as ondas de som refratadas se propagam ao longo da superfície da peça de trabalho, formando uma equação de onda de superfície: Cl 1-longitudinal na velocidade da água; CR2 - Velocidade de superfície sonora de imersão de água na peça de trabalho.

O comprimento de onda de onda de superfície é menor que o comprimento de onda de onda de cisalhamento, e a atenuação também é maior que a onda de cisalhamento. Ao mesmo tempo, só se propaga ao longo da superfície. Quando encontra cantos ou bordas afiadas, haverá ecos de reflexão fortes. Quanto maior a curvatura, mais forte a reflexão. Quando a onda de superfície inundada se propaga na superfície do bloco de teste, a energia pode vazar para a água, então depois de apenas alguns milímetros, a altura da onda refletida da onda de superfície inundada é significativamente reduzida. Em vista da pequena amplitude característica da distância de transmissão de ondas refletidas, oAnel de cerâmica piezo.O transdutor deve ser o mais próximo possível do defeito possível. Além dos métodos acima, pentear o método transdutor de eletrodos, método de microscópio ultra-sônico e método de microscópio ultra-sônico de varredura a laser podem ser usados ​​para a detecção de defeitos modernos de superfície cerâmica de piezo. Até agora, não há muitas pesquisas sobre detecção de falha de cerâmica ultra-sônica na moderna China, os dados acumulados são pequenos, e não há blocos de teste padrão com forte objetividade. As instruções de pesquisa que precisam ser fortalecidas no futuro são o desenvolvimento e a aplicação de novos métodos de detecção de falhas e desenvolvimento de sondas de alto desempenho. Claro, com o rápido desenvolvimento da tecnologia da informação, que é incorporado pela tecnologia de computadores, a moderna tecnologia de teste não destrutiva ultra-sônica também está se desenvolvendo para o processamento de sinal digital e a imagem de inspeção.