ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมในปัจจุบัน การรักษาความสมบูรณ์และคุณภาพของวัสดุเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง วิธีการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดวิธีหนึ่งในการรับรองมาตรฐานเหล่านี้คือการวัดความหนาด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (Ultrasonic Thickness Measurement เรียกอย่างย่อๆว่า UTM) เทคนิคการทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT)
นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ในด้านความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และความสะดวกในการใช้งาน ในคู่มือที่ครอบคลุมนี้ เราจะเจาะลึกว่าการวัดความหนาแบบอัลตราโซนิกคืออะไร วิธีการทำงาน คุณประโยชน์ของการวัด และการใช้งานที่หลากหลาย
การวัดความหนาด้วยอัลตราโซนิกคืออะไร?
ในด้านการทดสอบอัลตราโซนิกทางอุตสาหกรรม การวัดความหนาอัลตราโซนิก (UTM) เป็นวิธีการวัดแบบไม่ทำลาย เช่นการวัดความหนาของถังน้ำมัน ความหนาเหล็กของถังแก็สเป็นต้น โดยเครื่องมือจะวัดเวลาที่คลื่นอัลตราซาวนด์ใช้เพื่อเดินทางกลับขึ้นสู่พื้นผิว
คลื่นอัลตราโซนิกถูกสังเกตพบว่าเดินทางผ่านโลหะด้วยความเร็วคงที่ซึ่งมีลักษณะเฉพาะกับโลหะผสมที่กำหนดโดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเนื่องจากปัจจัยอื่นๆ เช่นอุณหภูมิ ดังนั้น เมื่อพิจารณาจากข้อมูลนี้ซึ่งเรียกว่าความคลาดเคลื่อน เราสามารถคำนวณความยาวของเส้นทางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านได้โดยใช้สูตรนี้: H = V*t / 2 ซึ่งจะได้อธิบายต่อไป
ตารางแสดงตัวอย่างความเร็วคลื่นอัลตราโซนิกในตัวกลางชนิดต่างๆ
| วัสดุ | ความเร็วคลื่นเสียง (inch/µSecond) | ความเร็วคลื่นเสียง (m/s) |
|---|---|---|
| Air | 0.013 | 330 |
| Aluminium | 0.25 | 6300 |
| Alumina Oxide | 0.39 | 9900 |
| Beryllium | 0.51 | 12900 |
| Boron Carbide | 0.43 | 11000 |
| Brass | 0.17 | 4300 |
| Cadmium | 0.11 | 2800 |
| Copper | 0.18 | 4700 |
| Glass(crown) | 0.21 | 5300 |
| Glycerine | 0.075 | 1900 |
| Gold | 0.13 | 3200 |
| Ice | 0.16 | 4000 |
| Inconel | 0.22 | 5700 |
| Iron | 0.23 | 5900 |
| Iron (cast) | 0.18 | 4600 |
| Lead | 0.085 | 2200 |
| Magnesium | 0.23 | 5800 |
| Mercury | 0.057 | 1400 |
| Molybdenum | 0.25 | 6300 |
| Monel | 0.21 | 5400 |
| Neoprene | 0.063 | 1600 |
| Nickel | 0.22 | 5600 |
| Nylon, 6.6 | 0.1 | 2600 |
| Oil (SAE 30) | 0.067 | 1700 |
| Platinum | 0.13 | 3300 |
| Plexiglas | 0.11 | 1700 |
| Polyethylene | 0.07 | 1900 |
| Polystyrene | 0.093 | 2400 |
| Polyurethane | 0.07 | 1900 |
| Quartz | 0.23 | 5800 |
| Rubber, Butyl | 0.07 | 1800 |
| Silver | 0.14 | 3600 |
| Steel, Mild | 0.23 | 5920 |
| Steel, Stainless | 0.23 | 5800 |
| Teflon | 0.06 | 1400 |
| Tin | 0.13 | 3300 |
| Titanium | 0.24 | 6100 |
| Tungsten | 0.2 | 5200 |
| Uranium | 0.13 | 3400 |
| Water | 0.0584 | 1480 |
| Zinc | 0.17 | 4200 |
หลักการทำงาน
กระบวนการวัดความหนาอัลตราโซนิกเกี่ยวข้องกับขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน:
- การปล่อยคลื่นทรานสดิวเซอร์: เกจวัดความหนาอัลตราโซนิกใช้ทรานสดิวเซอร์เพื่อปล่อยคลื่นเสียงความถี่สูงเข้าไปในวัสดุ ทรานสดิวเซอร์จะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นคลื่นอัลตราโซนิก
- การส่งคลื่น: คลื่นอัลตราโซนิคจะเดินทางผ่านวัสดุจนกระทั่งไปพบกับพื้นผิวด้านตรงข้ามหรือเกิดข้อบกพร่องภายใน
- การรับสัญญาณเสียงสะท้อน: คลื่นสะท้อนกลับจากพื้นผิวด้านตรงข้ามหรือข้อบกพร่อง และทรานสดิวเซอร์จะรับไว้
- การวัดเวลา: เกจจะวัดเวลาที่คลื่นอัลตราโซนิกเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวด้านตรงข้ามและกลับไปยังทรานสดิวเซอร์
- การคำนวณความหนา: มาตรวัดจะคำนวณความหนาตามเวลาที่ใช้ในการสะท้อนกลับโดยใช้ความเร็วของเสียงที่ทราบในวัสดุ
ดังสูตรต่อไปนี้
H = V*t / 2
โดยที่
- H คือความหนาของตัวอย่างหรือค่าที่ต้องการ
- V คือความเร็วของคลื่นอัลตราโซนิก
- t คือเวลาในการเคลื่อนที่
วัสดุใดที่สามารถวัดได้ด้วยเกจวัดความหนาแบบอัลตราโซนิก
การวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสามารถใช้เพื่อวัดการกัดกร่อน สารเคลือบ และวัสดุหลายประเภท ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโลหะ พลาสติก วัสดุผสม ไฟเบอร์กลาส หรือแก้วเซรามิก
1.ทดสอบการกัดกร่อน
หากตรวจไม่พบเมื่อเวลาผ่านไป การกัดกร่อนอาจทำให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของโลหะลดลง เช่น คาน ส่วนรองรับสะพาน และเสาเข็มเหล็ก เกจวัดความหนาแบบอัลตราโซนิกสามารถใช้ในการตรวจสอบโลหะโดยไม่ทำลายเพื่อตรวจจับความเสียหายหรือจุดอ่อนที่อาจเกิดจากการกัดกร่อนต่อโครงสร้างโลหะ
2.ทดสอบความหนาของโลหะ
เกจวัดความหนาแบบอัลตราโซนิกสามารถใช้เพื่อวัดผลิตภัณฑ์โลหะหลายชนิด รวมถึงท่อและถัง แผ่นและขดลวด การเจาะปืน หรือท่อ การวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการประกันคุณภาพเพื่อให้แน่ใจว่าการผลิตเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม และผลิตภัณฑ์มีความปลอดภัยและแข็งแรงพอที่จะทำหน้าที่หลักได้
3.ทดสอบความหนาของพลาสติก
การใช้ผลิตภัณฑ์ทางวิศวกรรมที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติก กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น ทำให้จำเป็นต้องวัดความหนาของผนังเพื่อการควบคุมคุณภาพมากขึ้น ปัจจุบันมีการใช้การทดสอบอัลตราโซนิกกับขวดและบรรจุภัณฑ์ ท่อพลาสติก และท่อและเรือไฟเบอร์กลาส เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมอย่างถูกต้อง และวัสดุที่ผลิตขึ้นมีความปลอดภัยในการใช้งาน
4.วัสดุอื่นๆ
การวัดด้วยอัลตราโซนิกยังสามารถใช้กับวัสดุอื่นๆ ได้หลากหลาย ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์ยาง เซรามิก เครื่องแก้ว และระดับของเหลว ซึ่งผู้ใช้ไม่สามารถเข้าถึงวัสดุทั้งสองด้านได้
วิดิโอแนะนำการวัดแบบอัลตราโซนิก
ประโยชน์ของการวัดความหนาด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
- การทดสอบแบบไม่ทำลาย: ข้อดีหลักประการหนึ่งของการวัดความหนาด้วยคลื่นอัลตราโซนิกก็คือ ไม่ทำลายหรือเปลี่ยนแปลงวัสดุที่กำลังวัด ทำให้เหมาะสำหรับการควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบ
- ความแม่นยำและเที่ยงตรงสูง: การวัดความหนาด้วยคลื่นอัลตราโซนิกให้การอ่านที่แม่นยำและแม่นยำสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องการพิกัดความเผื่อที่แคบ
- ความสามารถรอบด้าน: เทคนิคนี้สามารถใช้ในการวัดวัสดุได้หลากหลาย รวมถึงโลหะ พลาสติก เซรามิก และวัสดุผสม
- ความเร็วและประสิทธิภาพ: เกจวัดความหนาอัลตราโซนิกให้การวัดที่รวดเร็ว ซึ่งช่วยในการรักษาระดับการผลิตที่สูงในกระบวนการทางอุตสาหกรรม
- การเข้าถึง: เกจอัลตราโซนิกสามารถวัดความหนาของวัสดุได้จากด้านหนึ่ง ซึ่งจะเป็นประโยชน์เมื่อด้านตรงข้ามไม่สามารถเข้าถึงได้
- การพกพา: เกจวัดความหนาอัลตราโซนิกหลายรุ่นสามารถพกพาได้และใช้งานภาคสนามได้ง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจสอบนอกสถานที่
