. Propagarea Undelor Elastice

CUPRINS

Pag.

Introducere 3

Capitolul 1 Metode și mijloace de control

a îmbinărilor sudate 7

1.1 Importanța controlului nedistructiv 7

1.2 Eficiența controlului nedistructiv 10

1.3 Metode de control a îmbinãrilor sudate 13

1.3.1 Controlul vizual 16

1.3.2 Controlul cu radiații penetrante 17

1.3.3 Controlul cu ultrasunete 23

1.3.4 Floroscopia 24

1.3.5 Controlul cu lichide penetrante 25

Capitolul 2 Propagarea undelor elastice 30

2.1 Particularitãțile undelor elastice 30

2.2 Tipuri de unde 32

2.3 Moduri de propagare a undelor elastice 35

2.4 Metode de determinare a fascicolului ultrasonor 38

2.5 Reflexia și transmisia sub incidențã normalã 39

2.6 Ce se înțelege prin câșting (gain) 40

Capitolul 3 Generarea și recepția undelor 43

3.1. Efectul piezoelectric 43

3.2. Material piezoelectric 44

3.2.1. Cuarțul (SiO2) 45

3.2.2. Materiale ceramice 46

3.3. Traductori (palpatoare) 46

3.3.1 Tipuri constructive de traductori 48

Capitolul 4 METODE ULTRASONORE DE INVESTIGARE 53

4.1. Scanarea ultrasonoră simultană a vitezei, grosimii și a imaginii 53

4.2. Metode de măsurare 55

4.3. Viteza, grosimea și profilul imaginii 58

4.4. Considerații experimentale 60

4.4.1. Stabilirea porții 60

4.4.2. Stabilirea detectorului de picuri 61

4.4.3. Stabilirea efectelor geometrice 63

4.4.4. Viteza sunetului în apă 69

4.4.5. O metodă alternativă în alegerea ecoului 70

4.4.6. O alternativă a reflectorului plat 72

Capitolul 5 PARTE EXPERIMENTALĂ 74

5.1. Principiul metodei 74

5.2. Descrierea sistemului experimental 76

Concluzii 82

Bibliografie 83

BIBLIOGRAFIE

Voicu Safta

Controlul îmbinărilor sudate și produselor sudate, vol. 1. Editura Facla, Timișoara, 1984

E.P. Papadakis

Journal of Applied Physics – vol.35 (5), 1964

Ciocan, M. Soare, E. Ciocan, V. Revenco, T. Meleg

Analiza spectralã a atenuãrii spectrale în polcristaline metalice și ceramice, R.I.ICN nr. 4179/1995

M. Soare, C. Iorgdache, V. Toma, V. Dragne, F. Petrin, C. Ducu

Experimentãri privind determinarea nedistructivã a concentrației de hidrogen din peretele CANDU prin metode ultrasonice – R.I.ICN nr. 4669/1995

Petculescu Petre

Controlul îmbinãrilor sudate – Constanța, 1984

Petculescu Petre

Metode experimentale în fiyica acustică – Constanța, 1998

Breazealea, M.A., Catrell, J.H.Jr., Heyman,J.S.

Ultrasonic wave velocity and attenuation measurments – Methods of experimental physics, nr. 19, 1981

Bohatiel, T., Nãstase,E.

Defectoscopie ultrasonicã fizicã și tehnicã – Editura Tehnicã, București, 1980

Dong Fei, David K. Hsu, Mark Warchol

Simultaneous Velocity, Thickness and Profile Imaging by Ultrasonic Scan, Journal of Nondestructive Evaluation, vol.20, No.3, Sept.2001

=== cap I – metode si mijloace de control ===

CAPITOLUL I

METODE ȘI MIJLOACE DE CONTROL

A ÎMBINĂRILOR SUDATE

I.1. IMPORTANȚA CONTROLULUI NEDISTRUCTIV

În realizarea construcțiilor sudate, controlul calității produselor reprezintă una din fazele esențiale ale fabricării. Importanța controlului a crescut și crește pe măsura dezvoltării științei și

tehnicii. Dintre factorii de semnificație în legătură cu intensificarea preocupării pentru controlul produselor în general, al structurilor sudate în special, se menționează:

a). Dezvoltarea fără precedent a industriei în perioada ultimilor ani, cu accent pe diversificarea produselor.

b). Evoluția tehnologiilor de vârf din construcțiile aerospațiale, echipamentelor pentru centrale electrice nucleare, utilaje chimice speciale etc.

c). Intensificarea preocupării pentru realizarea unor produse si construcții sudate de dimensiuni mari, cum sunt: petrolierele si mineralierele, platformele de foraj marin, instalațiile termoenergetice, vase de presiune pentru centrale nucleare, coloane chimice, poduri.

d).Expansiunea procedeelor de sudare, universalizarea sudării pentru asamblarea nedemontabilă a produselor și construcțiilor.

e). Asigurarea protecției individuale, sociale și a mediului, prin ameliorarea calității produselor și obligativitatea garantării fiabilității acestora.

f). Considerente tehnico-economice de reducere a greutății specifice, folosirea înlocuitorilor de materiale deficitare, precum și necesitatea admiterii defectelor în limite acceptabile, ca rezultat inerent al aplicării tehnologiilor de prelucrare a semifabricatelor, inclusiv a tehnologiilor de sudare.

În asemenea conjunctură, asigurarea calității produselor este riguros condiționată de aplicarea și promovarea unor metode și tehnologii moderne, eficiente și sigure, de control și testare pe toată durata execuției și exploatării. Expansiunea procedeelor moderne convenționale de sudare, apariția și extinderea procedeelor neconvenționale, cuprinderea practică a tuturor materialelor în sfera celor sudabile a condus de asemenea la dezvoltarea și diversificarea rapidă a metodelor defectoscopiei nedistructive. Mai mult chiar se poate aprecia că propulsorul defectoscopiei nedistructive îl reprezintă îmbinarea sudată.

Astfel, ca o extindere a controlului vizual de suprafață s-a dezvoltat cu precădere metoda cu lichide penetrante de contrast, metode magnetice bazate pe câmpul de dispersie. Ca metode de control de adâncime se detașează saltul metodei ultrasonice. În acest sens, se consideră remarcabile eforturile ultimilor ani pentru soluționarea problemei transparenței ultrasonice a structurilor grosolane ale oțelurilor inoxidabile. Notabil este aportul metodelor de control cu radiații penetrante X și gama, atât prin industrializarea și comercializarea izotopilori radioactivi de mare activitate, cât și prin mărirea durabilității tuburilor röntgen, miniaturizarea petelor focale ale acestora, precum și prin construirea acceleratoarelor liniare și circulare destinate defectoscopiei pieselor de grosime mare. Progresele relevante se înregistrează în domeniul metodelor de detectare a neetanșeitaților, o dată cu utilizarea detectorilor de halogeni și heliu și a trasorilor radioactivi. Pe baza fenomenului de emisie acustică din metale, în

ultimii ani s-au conceput și introdus tehnici complexe de control activ și preventiv de largă anvergură.

În diagrama din figura 1.1, având ca referință anul 1980, se prezintă evoluția relativă a principalelor metode de control nedistructiv și dezvoltarea acestora până în anul 2000.

Fig. 1.1

Se pune în evidență o substanțială scădere relativă din rațiuni economice a metodei cu radiații penetrante, ca și o intensă dezvoltare și afirmare în primul rând a controlului cu ultrasunete, precum și a metodei electromagnetice și a emisiei acustice.

Scopul controlului nedistructiv, respectiv al defectoscopiei nedistructive este de a decela cu operativitate defectele, a le determina natura și parametrii acestora, poziția, orientarea și mărimea, și de a emite decizii de acceptare, remediere sau refuz, în concordanță cu criteriile de admisibilitate sau limitele de admisibilitate prescrise în documentații de execuție, norme și standarde. Stabilirea naturii defectului este deosebit de utilă în identificarea cauzelor și fixarea măsurilor de corectare a execuției sau a tehnologiei. Aflarea celorlalți parametri ai defectului se impune în vederea indicării cu exactitate a locului și extinderii remedierii.

I.2. EFICIENȚA CONTROLULUI NEDISCTRUCTIV

Dezvoltarea impetuoasă a controlului nedistructiv, pe terenul tot mai extins al pretențiilor pentru calitate și rentabilitate, are ca principal argument eficiența economică. Ea rezultă, în primul rând, pe cale directă:

– reducerea cheltuielilor materiale, a forței de muncă și a timpului pentru efectuarea controlului;

– reducerea duratei de folosire a tehnologiilor active de execuție;

– mărirea productivității si ritmicității muncii;

– preîntâmpinarea pierderilor în producție și în exploatare, prin eliminarea în faze timpurii de execuție a semifabricatelor și pieselor necorespunzătoare și micșorarea rebuturilor;

– reducerea cheltuielilor de exploatare și întreținere;

– îmbunătățirea calității produselor, prin mărirea gardului de detectabilitate a defectelor și a preciziei controlului.

Printre principalele resurse indirecte de eficiență economică a metodelor de control nedistructiv se consideră:

– mărirea durabilității și fiabilității de funcționare a produselor;

– creșterea gradului de siguranță a exploatării;

– argumentarea capacității portante a pieselor, reducerea coeficienților de siguranță în proiectare și pe această cale reducerea de materiale;

– micșorarea gardului de risc și evitarea pierderilor provenite din avarii;

– găsirea operativă a acuzelor deficiențelor constatate și aplicarea corecțiilor necesare;

– strângerea de informații care nu pot fi obținute prin alte metode, reducerea cheltuielilor pentru încercări de anvergură pe produse sau pentru investigații științifice, folosind metode conjugate;

– posibilitatea unei predicții fundamentale a modului de comportate în exploatare și a regimului de funcționare.

În sfera avantajelor pe care le oferă, trebuie luate în considerație totodată și unele de ordin psihologic, cum ar fi: îmbunătățirea condițiilor de muncă, satisfacerea pretențiilor consumatorilor, securitate socială, protecția mediului. Eficiența controlului nedistructiv este influențată în mare măsură de volumul producției, forma și accesibilitatea produsului, gradul de dotare cu aparatură și accesorii, modul de organizare a compartimentului (laboratorului) de control nedistructiv și de gradul de calificare a personalului operator.

Mărirea nejustificată a volumului de control nedistructiv, aplicarea unor metode ultrasensibile recorelate cu nivelul de execuție și cu posibilitățile mijloacelor mai simple și mai puțin costisitoare, conduce la mărirea prețului de cost și prin aceasta la discreditarea costului. În același sens, acționează și reducerea nejustificată a limitelor de admisibilitate a defectelor. De aceea, volumul de control și prevederile normelor de control trebuie să fie astfel stabilite încât cheltuielile totale pentru acoperirea controlului și prevenirea pierderilor în procesul de producție, pe de o parte, și pentru lichidarea consecințelor unei eventuale avarii, pe de altă parte, să fie minime. Această condiție de exprimă prin relația pierderilor:

(1.1)

în care:

Ct – costul total,

Cn – costul nedetectării,

Cr – costul rebutării,

Ccnd – costul controlului nedistructiv,

pn – probabilitatea nedetectării,

pr – probabilitatea rebutării,

gd – gadul de defectare.

O relație similară este prezentată într-un sistem cheltuieli-dimesiune echivalentă a defectului admisibil, C=f(aa), reprezentată în figura 1.2. Curba 1 reprezintă dependența costurilor de producție, iar curba 2 dependența cheltuielilor de întreținere-exploatare, în funcție de mărimea defectului admisibil. Se observă că odată cu micșorarea defectului maxim admis, costul total crește datorită măririi costului controlului și a cheltuielilor pentru suportarea rebuturilor și remedierilor.

Fig. 1.2

Prin mărirea defectului maxim admis scade costul controlului și costul remedierilor, în schimb se măresc cheltuielile de întreținere și de reînnoire a produsului, dată fiind scăderea duratei de exploatare. Curba 3 reprezintă alura cheltuielilor totale, al cărei minim determină pentru o anumită situație dimensiunile optime ale defectului maxim acceptat. În cazul unor produse mai puțin importante și de mică răspundere, legăturile sunt mult mai atenuate sau chiar modificate. În aceste situații și criteriile de admisibilitate a defectelor pot fi mult mai maleabile. La cealaltă extremă, criteriul minimului prețului de cost nu se ia în considerație în acele cazuri când controlul nedistructiv este reclamat de necesitatea garantării necondiționate a securității oamenilor și a mediului.

I.3. METODE DE CONTROL A ÎMBINĂRILOR SUDATE

Controlul execuției îmbinărilor sudate cuprinde trei etape principale:

1. Controlul înainte de sudare, care se referă la: calitatea materialelor (materiale de bază și materiale de adaos), modul de pregătire al elementelor ce se sudează, starea tehnică a utilajului și a sculelor sudorului, starea fizică și psihică a sudorului.

2. Controlul în timpul sudării, care se referă la: respectarea regimului de sudare prescris

(Is – intesitatea se sudare; Ua – tensiunea arcului electric; Vs – viteza de sudare), poziția de sudare, ordinea de sudare prescrisă, condițiile de aerisire sau protecția muncii prescrise, modul cum este curățată zgura.

3. Controlul după sudare are în vedere verificarea îmbinării sudate pentru a stabili în ce măsură este în concordanță cu prescripțiile documentației de execuție.

Metodele optime de control ale îmbinărilor sudate se stabilesc in funcție de clasa de execuție a îmbinărilor sudate. Executantul va efectua la îmbinările sudate următorul control:

– controlul etanșeității:

– controlul rezistentei;

– controlul nedistructiv.

Controlul geometric, dimensional si al aspectului exterior reprezintă cel mai important moment al controlului de calitate al unei îmbinări sudate si cuprinde următoarele operații de bază:

1 controlul pregătirii semifabricatelor si al rostului îmbinării;

2 controlul dimensional al îmbinării;

3 controlul formei si poziției îmbinării;

4 controlul modului de execuție al îmbinării;

5 controlul aspectului exterior.

Controlul final al îmbinării se face vizual, dimensional si prin încercări. Încercările îmbinărilor sudate pot fi distructive, nedistructive sau analize metalografice, analize spectrale, analize cu radiații, etc.

In cadrul controlului distructiv se pot realiza următoarele metode:

– încercări la tracțiune;

– încercări la forfecare;

– încercări de duritate.

În cazul de fața se vor aplica metode de control nedistructiv, ele fiind cele mai avantajoase economic pentru ca materialul examinat se păstrează intact și pot fi examinate toate fazele unui subansamblu iar procesul tehnologic de fabricație poate fi supravegheat în toate fazele intermediare, precum si controlul vizual.

Metodele de control nedistructiv ale calității produselor sunt:

1 cu radiații penetrante X si gama;

2 cu ultrasunete;

3 cu pulberi magnetice;

4 cu lichide penetrante.

Utilizarea altor metode se admite cu acordul ISCIR.

Scopul metodelor de control nedistructiv constă în:

– detectarea materialelor defecte chiar înainte de prelucrare;

– remedierea înainte sau după prelucrare a pieselor cu defect;

– determinarea cauzelor care au dus la distrugerea pieselor;

În funcție de felul defectelor și procedeul de sudare, metodele de control recomandate pentru punerea în evidență a defectelor se pot grupa conform tabel 1 de mai jos:

Tabel 1

Avantajele metodelor de control nedistructiv sunt:

– se aplica tuturor reperelor dintr-un lot;

– se aplică la fiecare subansamblu si in toate fazele procesului tehnologic;

– se aplica la materiale si piese metalice, ceramice, plastice;

– se aplica la piese de forme si dimensiuni diferite.

I.3.1 Controlul vizual

Controlul vizual si dimensional. Aprecierea calității îmbinărilor sudate pe baza controlului vizual se face conform cu planurile avizate de ISCIR.. Cusătura sudat[ nu trebuie sa prezinte cratere neumplute, neregularități, șanțuri marginale, pori la suprafața, fisuri, microfisuri sau alți concentratori de tensiune la marginea sa. Zona din imediata apropiere a cusăturii trebuie sa fie curată, lipsită de ciupituri, urme de suduri de prindere provenite de la alte operații din cursul montajului. La cusături nu se admit crestături marginale:

– cu adâncimea mai mare de 0,5mm, la o grosime a metalului >5 mm

Lungimea totala a crestăturilor marginale nu va depăși 10% din lungimea cusăturii. La cusăturile executate din doua parți (cusături in X, cu completare la rădăcină etc.), suma adâncimilor crestăturilor marginale situate pe ambele suprafețe ale cusăturii nu va depăși valorile menționate mai sus.

Dimensiunile sudurii se vor controla cu șabloane astfel ca să se încadreze in limitele indicate de fisele tehnologice anexate prezentului proiect si vor corespunde standardelor recunoscute sau planurilor avizate de ISCIR.

I.3.2 Controlul cu radiatii penetrante

Controlul cu radiații penetrante pune în evidență aproape toate tipurile de defecte ale îmbinărilor sudate. Poate fi aplicat atât cu instalații fixe și semimobile cât si cu ajutorul instalațiilor mobile în condiții de șantier.

Din punct de vedere calitativ, controlul cu raze X este superior controlului cu raze gama, în special la grosimi mici și mijlocii.

Din punct de vedere economic, costul investiției inițiale este mai mic în cazul surselor gama. Productivitatea controlului scade pe măsura creșterii grosimii produsului datorită măririi timpului de expunere și a timpului necesar pentru răcirea sursei.

Din punct de vedere al protecției muncii, amândouă metodele implică un pericol de iradiere, în general mai mare în cazul sursei gama. Ca urmare, activitatea de control cu radiații penetrante se poate desfășura numai cu autorizații oficiale eliberate de organe de supraveghere pentru unități nucleare, necesitând totodată personal calificat și autorizat în acest scop, precum și respectarea cu strictețe a regulilor specifice de tehnica securității muncii.

Natura și proprietățile radiațiilor X și gama

Radiațiile X și gama sunt radiații de natură electromagnetică, având un caracter corpuscular și ondulatoriu. Deosebirea dintre ele constă numai în faptul că la producerea radiațiilor X tranziția se face între două stări cuantice ale învelișului electronic, pe câtă vreme în cazul radiațiilor gama – între două stări cuantice ale nucleului atomic.

Radiațiile röntgen (X) se produc la frânarea bruscă pe o țintă a unui fascicul de electroni accelerat într-un câmp electric

Radiațiile gama se produc ca urmare a proceselor ce au loc în nucleele elementelor radioactive, constând în emisia spontană de radiații alfa, beta și electromagnetice, fenomen cunoscut sub denumirea de dezintegrare.

Proprietățile radiațiilor X și gama pot fi enumerate astfel:

– sunt vizibile, se propagă în linie dreaptă cu viteza luminii, fiind supuse divergenței;

– nu sunt deviate de câmpuri electrice sau magnetice (spre deosebire de radiațiile alfa și beta care sunt deviate în sensuri opuse);

– datorită lungimii de undă foarte mici și a energiei ridicate, posedă o mare putere de pătrundere, de unde și denumirea de radiații penetrante;

– interacționează cu materia pe care o străbate, fiind atenuate, ionizând gazele, producând – fluorescență și impresionând emulsiile fotosensibile;

– în lipsa atenuării intensitatea radiațiilor este inversă proporțional cu pătratul distanței de la sursă.

provoacă efecte biologice

Din toate aceste proprietăți, interacțiunea cu materia este cel mai interesantă, atât sub aspectul complexității, cât și sub aspectul aplicabilității în tehnica defectoscopică

Principiul metodei de control radiografic

Consta din proiectarea unui fascicul de radiații penetrante asupra piesei de controlat si înregistrarea pe film a modificărilor suferite de fascicul la trecerea prin material. Modificările sunt determinate de coeficienții diferiți de atenuare a zonelor de material străbătute ca urmare a diferențelor de densitate si de grosime efectiva. Aceste modificări sunt convertite în variații de înnegrire a filmului si deci în imagine optică.

Figura 1.3

S-a notat cu D densitatea de înnegrire care reprezintă raportul dintre intensitatea luminii care ajunge la suprafața filmului L intensitatea luminii care străbate sau se transmite prin film Lt. Filmul radiografic se compune dintr-un suport interior flexibil si transparent format din ester de celuloza (acetat, triacetat),, un strat fotosensibil format din halogenura de argint (clorura sau bromura), precum și dintr-o peliculă exterioară protectoare constituita de asemenea din gelatină durificată.

Filmul radiografic

Filmul radiografic se compune dintr-un suport interior flexibil și transparent format din ester de celuloză (acetat, triacetat), un substrat bilateral de aderență din gelatină, un strat fotosensibil format din halogenură de argint (clorură sau bromură), precum și dintr-o peliculă exterioară protectoare constituită de asemenea din gelatină durificată.

Filmul radiografic se alege după următoarele criterii: felul materialului si grosimea piesei controlate, tipul sursei si ecranelor utilizate, distanta sursa-film, productivitatea impusa si sensibilitatea examinării.

După expunerea si formarea unei imagini latente, filmul comporta următoarele operații de prelucrare:

1 revelarea (developarea), a cărei funcție este de transformare a imaginii latente in Imagine reala;

2 stoparea, operație prin care se oprește revelarea si previne impurificarea soluției de fixare;

3 fixarea, constând în îndepărtarea halogenurii de argint nedevelopate;

4 spălarea si uscarea, care urmăresc îndepărtarea soluției de fixare si prevenirea formarii petelor de apa.

Revelarea este operația de reducere a cristalelor de halogenura de argint purtătoare a Imaginii latente, la argint metalic de culoare neagra.

Stoparea se face in scopul neutralizării soluției revelatoare de pe film. Ca tehnica, filmul se spăla in apa, prin agitare timp de 2 minute, după care se introduce in soluția de stopare si se menține timp de 30-60 secunde Ca lichid de stopare se folosește o soluție de acid acetic.

Fixarea are rolul de a îndepărta cristalele de halogenura de argint si a conserva astfel imaginea obținută.

Spălarea finala urmărește eliminarea soluției de fixare. Ea se executa in curent de apa. Se recomanda respectarea următoarelor indicații in ce privește timpul de spălare: 30 minute pentru temperaturi T = 5-10°C, 20 minute pentru temperaturi T = 15-25°C, 15 minute pentru temperaturi T = 25 30°C.

După spălare filmele, se lașa sa se scurgă 1-2 minute, iar apoi se usucă in curent de aer cald (30-40°C), pentru a se evita formarea petelor de la picăturile de apa.

Rezultatul controlului radiografic este decisiv influențat de calitatea imaginii, intelegând prin aceasta capacitatea de a reține pe film maximum de informații asupra structurii interne a piesei.

Aprecierea calității unei radiografii se realizează în mod operativ cu ajutorul unor etaloane. Etaloanele, denumite indicatori de calitate a imaginii, pe scurt ICI, sunt prevăzute cu detalii menite sa faciliteze obținerea cât mai multor informații asupra sensibilității radiografice, deci a calității radiografiei si uneori chiar si asupra formei șl mărimii aproximative a defectelor. ICI se suprapun pe suprafața anterioara a piesei, considerata după direcția de iradiere, astfel incit sa se reproducă total sau parțial in imaginea radiografica din poziția cea mal dezavantajoasa din punct de vedere optic.

Radiografierea îmbinărilor sudate cap la cap Îmbinarea cap la cap a pieselor plane se radiografiază in general in planul de simetrie longitudinala a îmbinării.

Defectele neadmise in îmbinările sudate cap la cap ale profirelor din otel sunt:

1) În tablă sau in corpul platbandei cu bulb – suduri nepătrunse, lipsa de topire, fisuri, aglomerări de defecte de orice dimensiuni, mari de 2 mm, incluziuni de zgura mai mari de 3 mm, incluziuni de gaze, metalice sau de zgura de dimensiuni mai mici, in număr mai mare de 3 pe 100 mm cusătura;

2) În inima profilului – suduri nepătrunse, lipsa de topire, fisuri, acumulări de defecte, incluzluni de gaze și metalice (wolfram) mai mari de 2 mm, incluziuni de zgură mai mari de 0,3 din grosimea cusăturii.

Criteriul de admisibilitate a defectelor după radiografii etalon a fost elaborat în cadrul I.I.S. și are la baza radiografii etalon, din care rezultă mărimea și densitatea maximă a defectelor dintr-o grupa pe o lungime de referința de 200 mm.

Suflurile izolate sunt admise in următoarele condiții: diametrul maxim sub 0,3 s, dar nu mai mult de 6 mm, daca distanta dintre doua sufluri izolate depășește 25 mm.

Suflurile sferice aliniate sunt admise in următoarele condiții: diametrul maxim sub 0,2 s, dar nu mai mult de 3 mm, suma diametrelor pe o lungime de 10 s sau 150 mm nu depășește s, iar distanța dintre suflurile alăturate este de minim 6 d (d fiind diametrul celei mai mari dintre ele).

Suflurile sferice distribuite sunt admise în următoarele condiții: aria totală a acestora pe o lungime de cusătură de 150 mm este cel mult egala cu 1,5 s.

Suflurile alungite și incluziunile solide sunt admise în următoarele situații: la grosimi s<18 mm, dacă lungimea maximă nu depășește după caz 0,5 s sau 6 mm, iar la grosimi 18<s<75 mm, dacă lungimea maximă nu depășește 0,3 s.

Avantajele și dezavantajele defectoscopiei cu energii înalte

Curentul fiind destul de mic de ordinul (adică cca 1/1000din curentul tubului röntgen), randamentul crește foarte mult, putând ajunge , față numai 1% al tubului röntgen. Emisia radiațiilor fiind foarte concentrată – pata focală de 0,5mm2 la acceleratoare și de numai 0,1mm2 la betetroane, se poate asigura o sensibilitate radiografică de și un contrast foarte ridicat. Proporția de radiații secundare la energii înalte cu care lucrează acceleratoarele liniare și betatroanele scade simțitor în comparație ce cele produse la sursele clasice. Timpul de expunere fiind mult mai mic, productivitatea crește în mod corespunzător.

Dintre dezavantaje, se menționează costul foarte ridicat, necesitatea unui personal ultracalificat, accesibilitatea mai mică, precum și obligativitatea utilizării unei incinte de protecție autorizate în mod special.

I.3.3 Controlul cu ultrasunete

Controlul cu ultrasunete pune în evidență toate tipurile de defecte interne ale îmbinărilor sudate. Metoda ultrasonică poate ți folosită și pentru determinări de grosimi de pereți și de straturi depuse. Se poate aplica la toate metalele și la materialele nemetalice. Având o penetrabilitate deosebită, ultrasunetele permit controlul secțiunilor foarte mari (până la 5 – 10 m în oțel cu structură ferito – perlitică). Limitările în aplicare sunt determinate numai de structurile grosolane și cu înalt grad de eterogenitate. Rezultatul controlului este imediat și sigur, putând identifica cu precizie locul, mărimea și adâncimea defectului. Datorită sensibilității ridicate a metodei, se pot detecta defecte de dimensiuni mici (sub 1 mm), respectiv fisuri fine, care nu por fi evidențiate radiologic. Aparatele standard nu sunt echipate cu sisteme automate de înregistrare a defectelor, ca urmare folosirea metodei implică personal cu înaltă pregătire.

Din punct de vedere economic, controlul cu ultrasunete este mult mai ieftin și mai productiv decât controlul cu radiații penetrante, dacă numărul de defecte nu depășește o anumită limită. Atât investiția inițială, cât și cheltuielile curente sunt sensibil mai mici.

Operațiile de control și de interpretare a rezultatelor reclamă personal cu înaltă conștiinciozitate și competență, având o calificare superioară celui folosit pentru aplicarea celorlalte metode de control, școlarizat și autorizat pentru acest domeniu.

I.3.4 Floroscopia

Floroscopia este o metodă rapidă de control cu radiații X. Se poate cupla cu sisteme de televiziune și de urmărire la distanță a defectelor. Instalațiile sunt fixe, iar piesele de controlat se deplasează în dreptul sursei cu i viteză care poate ajunge la ordinul m/min. imaginea se poate examina direct, se poate fotografia sau înregistra printr-un sistem de telerecording, respectiv poate fi prelucrată și redată de către un detector de defecte cuplat la instalație.

Dintre avantajele și dezavantajele metodei de control fluoroscopic se menționează:

– materialele nu sunt consumabile;

– imaginea poate fi vizualizată în timpul deplasării piesei, ceea ce conferă metodei o productivitate net superioară față de metodele radiografice;

– metoda este limitată la o gamă de grosimi relativ mică, datorită scăderii contrastului la energii mari de expunere;

– sensibilitatea metodei fluoroscopice este cu puțin inferioară metodelor radiografice, datorită luminozității reduse a ecranului în comparație cu luminozitatea filmului

Metoda este larg răspândită la controlul în flux a îmbinărilor sudate, de exemplu în industria de țevi, la controlul pieselor din aliaje de aluminiu, în aviație, la controlul produselor ceramice, la controlul produselor din cauciuc în industria anvelopelor, precum și la depistarea mărfurilor de contrabandă, obiectelor interzise, arme etc.

I.3.5 Controlul cu lichide penetrante

Controlul cu lichide penetrante pune in evidenta orice defect de suprafata. Se poate aplica practic la orice material, forma si dimensiuni de piesa in conditii de hala sau santier pe suprafete uscate la temperaturi de peste 10,15C. Metoda este productiva, ieftina, usor de folosit, se preteaza si la controlul pe suprafete mari. Rezultatele sunt concludente, imediate si foarte usor de interpretat.

Controlul cu lichide penetrante trebuie considerat ca o perfectionare si extindere in acelasi timp a controlului vizual. controlul cu lichide penetrante a imbinarilor sudate implica, ca si controlul cu pulberi magnetice, examinarea unor zone de minim 20, 30 mm de o parte si de alta in lungul sudurii, ceea ce prezinta avantajul de a evidentia si eventualele fisuri propagate in materialul de baza.

Principiul metodei: controlul cu lichide penetrante consta in aplicarea pe suprafata supusa controlului a unui lichid cu bune calitati de penetrare in discontinuitatile superficiale si evidentierea acestora prin contrast cu ajutorul unui developant. Penetrarea in discontinuitatile cele mai fine (pori, fisuri, etc) se produce datorita efectului de capilaritate. Developarea penetrantului are loc datorita efectului de absorbtie a developantului.

Controlul cu lichide penetrante pune in evidenta in exclusivitate gefectele deschise la suprafata, cum sunt: pori, fisurile din cusatura si zona influentata termic, suprapunerile deschise la suprafata, crestaturile marginale, exfolierile din materialul de baza, cratere. Relevante pentru lichide penetrante sunt mai ales porii si fisurile, fie ele termice, fie la oboseala, care in majoritatea cazurilor sunt dificil decelate la contolul vizual. In principiu, piesele se supun controlului inaintea aplicarii tratamentelor termice sau a prelucrarilor prin aschiere intrucat, mai ales cele din urma, pot masca sau chiar inchide defectele de suprafata.

Metode de control si conditii tehnice:

1. Metoda colorarii, la care contrastul pentru releverea defectelor este un contrast de culoare, de obicei rosu pe fond ald.

2. Metoda fuorescenta, la care contratul pentru relevarea defectelor se obtine prin examinarea in lumina ultravioleta, fiin de obicei galben-verde pe fond inchis, violet.

3. Metode radioactive, la care evidentierea discontinuitatilor superficiale se realizeaza prin impresionarea unui film de catre substantele radioactive introduse in solutia folosita ca penetrant.

4. Metoda activarii cu ultrasunete, la care penetrabilitatea este asigurata cu ajutorul vibratiilor sonore, produse de emisia undelor ultrasonore in mediul de penetrare.

Clasificarea materialelor utilizate:

Lichidele penetrante se clasifica dupa urmatoarele criterii:

1. dupa contrast:

-penetranti colorati;

-penetranti fluorescenti;

-penetranti radioactivi;

2. dupa sudabilitate:

-penetranti solubili in apa;

-penetranti solubili in solventi organici;

-penetranti cu postemulsionare;

Developantii se clasifica astfel:

-developanti pulbere;

-developanti suspensie.

Tehnica controlului:

Independent de felul penetrantului sau developantului, controlul cu lichide penetrante se desfasoara pe urmatoarele faze:

1. pregatirea suprafetelor;

2. aplicarea penetrantului;

3. indepartare excesului de penetrant;

4. aplicarea revelatorului;

5. examinarea suprafetei si interpretarea rezultatelor;

6. marcarea pe piesa a locurilor defectelor.

Consumul de solutii este aproximativ un flacon de 350 cm3 la 50, 100 m cusatura sudata. Proportia consumului intre degresant-penetrant-developant este de 2: 1,2: 1.

Pregatirea suprafetei:

In vederea evitarii inchiderii defectelor nu se recomanda curatirea mecanica si sablarea. Metodele cele mai propice curatarii sunt:

-insuflarea cu aer sub presiune;

-spalarea cu jet de apa pentru indepartarea impuritatilor mecanice;

-spalarea cu solventi organici, pentru indepartarea impuritatilor organice ( grasimi, uleiuri, vopseluri );

-spalarea cu detergenti, care nu reactioneaza cu materialul controlat, pentru indepartarea impuritatilor organice;

-decaparea cu baze incalzite sau acizi; aceasta operatie se va evita in cazul controlului cu penetranti fluorescenti, intrucat solutiile decapante influenteaza asupra fluorescentei.

Aplicarea penetrantului:

Penetrantul poate fi aplicat prin pulverizare, imersare, cu pensula sau prin retinere electrostatica. prima metoda este cea mai economica si asigura o depunre uniforma. Temperatura suprafetei trebuie sa fie de 5, 15. Controlul la temperaturi sub 5 C trebuie evitat.

Indepartarea excesului de penetrant:

Indepartarea stratului de penetrant in exces este o operatie delicata, deoarece o spalare excesiva poate sa conduca la scoaterea penetrantului din discontinuitati falsificand rezultatul controlului, pe cata vreme o spalare insuficienta face sa ramana penetrant pe suprafata. penetrantii solubili in apa si cei cu postemulsionare se indeparteaza cu apa, prin clatire sau pulverizare, pana la disparitia fondului colorat sau fluorescent. Se recomanda folosirea apei calde de maxim 50C si stergerea prin tamponare curata fara scame.

Aplicarea developantului:

Developantii pulbere se aplica prin presarare, pulverizare sau electrostatic, urmarindu-se obtinerea unui strat cat mai fin si mai uniform. Developantii suspensie se aplica prin pulverizare, imersare sau cu pensule.

Examinarea suprafetelor si interpretarea indicatiilor:

Examinarea suprafetei trebuie sa inceapa imediat dupa aplicarea developantului pentru a se evita indicatiile neconcludente datorate unei absorbtii excesive a penetrantului la suprafata piesei. Totodata trebuie excluse indicatiile false de defect provenite fie din lipsa de experienta, fie din neglijenta in aplicarea corecta a tehnologiei. Eliminarea factorilor subiectivi umani la examinarea suprafetei controlate si la interpretarea defectelor impune respectarea urmatoarelor reguli referitoare la conditiile de control si observare vizuala:

1. timpul de adaptare la controlul cu penetranti fluorescenti in incaperi intunecate trebuie sa fie de cal putin 10 minute;

2. distanta de examinare se recomanda sa fie de 0,4 metri;

3. cel putin un ochi trebuie sa asigure o vedere normala in camp apropiat.

4. capacitatea de adaptare la intuneric, capacitatea de mentinere a acuitatii vizuale fara oboseala prematura, precum si sensibilitatea la orbire trebuie sa se situeze la niveluri normale.

Prezenta unei cantitati de penetrant pe fondul developantului indica posibilitatea existentei unei discontinuitati .

Indicatiile relevante se grupeaza in 2 categorii:

1. indicatii liniare;

2. indicatii rotunde si eliptice.

Defectele liniare cum sunt unele fisuri, suprapunerile si lipsa de patrundere, apar sub forma de linie continua care se lateste in timp. Fisurile redeschise apar sub forma de linie intrerupta. Fisurile foarte fine apar sub forma de linie continua. Porii apar sub forma de puncte, grupare de puncte sau ca tenta de culoare.

Marimea defectului poate fi aproximata imediat dupa aplicarea developantului, recomandandu-se insa evaluarea dupa curatirea piesei. Dupa marcarea locului de defect urmeaza examinarea vizuala a defectului in vederea stabilirii naturii sale, iar apoi curatirea suprafetei de penetrant si developant. Examinarea vizuala atenta este necesara si pentru evitarea interpretarii eronate a unor indicatii false de defect provenite dintr-o aplicare necorespunzatoare a tehnologiei de curatire a suprafetei si de relevare.

=== cap II – propagarea undelor elastice ===

CAPITOLUL II

PROPAGAREA UNDELOR ELASTICE

II.1. PARTICULARITĂȚILE UNDELOR ELASTICE

Undele elastice reprezintă perturbații elastice periodice ale structurii mediului în care sunt emise. Mediul elastic reprezintă un mediu continuu format din particule materiale între care se exercită forțe elastice. Sursa acustică, fie o membrană oscilantă, fie un piston oscilnt, exicită particulele mediului din apropierea sa, generând fluctuații de presiune locală. Cel mai simplu model intuitiv al unui mediu perfect elastic constă dintr-un sistem de bile legate prin resorturi elastice: un impuls imprimat primei bile se transmite resortului sistemului de bile în mod continuu. Astfel, se produce o perturbație locală a sistemului elastic ce se propagă în lungul acestuia, adică o perturbație apărută la un monemt dat într-un mediu, datorită unei surse de oșcilație, nu rămâne localizată la sursă ci se transmite particulelor din jurul său care la rândul lor antrenează particulele învecinate și astfel din aproape în aproape perturbația se propagă prin mediul elastic sub formă de comprimări și dilatări succsive. Fiecare particulă din mediul elastic oșcilează cu aceeași frecvență ca și sursei de oșcilații dar având o fază întărziată în raport cu a sursei, deoarece de la sursă, ajunge la particulă după un timp oarecare. De aceea, se poate afirma că ceea ce se propagă

prin unde elastice este doar mișcarea oșcilatorie sau mai exact faza de oșcilașie și nu particulele materiale care execută doar o oșcilașie locală. Din punct de vedere al cantității transportate, este important de menționat faptul că nu masa este transportată ci energia. Principiul propagării undelor elastice este aplicabil și sistemelor 2D și 3D; în cazul tridimensional perturbația acustică este caracterizată de presiunea acustică exercitată de frontul de undă asupra zonelor învecinate. Astfel, propagarea unei unde elastice printr-un material este îsoțită de comprimări și dilatari succesive ale materialului.

În zonele cu densități mari de particule, presiunea acustică este mai mare și este mai mică în zonele mai rarefiate. Un senzor de dimensiuni foarte mici și cu inerție mică plasat într-un câmp acustic va indica o comportare sinusoidală a presiunii acustice. Variația sinusoidală a presiunii acustice este o caracteristică generală pentru orice mediu de propagare (solide, lichide, gazoase). Maximul abaterii presiunii interne a mediului de la valoarea normală se numește amplitudinea presiunii acustice; aceasta este direct proporțională cu amplitudinea mișcării particulelor (deplasarea maximă a particulelor de la poziția de repaus). Ca orice fenomen ondulatoriu unda acustică propagată sub formă de undă elastică într-un mediu este caracterizată de frecvență, lungimea de undă și viteza de propagare.

II.2. TIPURI DE UNDE

Modelul matematic al propagării perturbației într-o singură direcție (Ox) are expresia:

y(x,t) A cos(Kx∙t) (2.1)

unde:

y(x,t) este valoarea perturbației în spațiu în poziția x la momentul t;

A – amplitudinea perturbației; – viteza unghiulară (2f); K – număr de undă (K 2/);

– lungimea de undă care reprezintă distanța măsurată pe rază între două puncte consecutive având aceeași fază și oscilație (vTv/f). (Fig.2.1)

Fig. 2.1

Dacă se consideră o undă spațială, atunci aceasta se propagă în toate direcțiile punând pe rând în oșcilație particulele materialele ale mediului. Mulțimea punctelor care oșcilează în fază constituie o suprafață de undă care, în general, prezintă o formă oarecare. Se definește front de undă, locul geometric al punctelor medilui care oscilează în același moment. În medii

izotrope nde perturbați se propagă cu aceeași viteză în toate direcțiile, frontul de undă coincide cu suprafața de undă. Forma suprafețelor de undă depinde atât de proprietățile mediului elastic cât și de forma sursei.

Deoarece fenomenul de propagare al unei unde depinde de sursă prin frecvență și de mediul prin viteză atunci viteza undei pe o direcție oarecare într-un mediu omogen este constntă. Geometria sursei de oșcilație clasifică undele în unde plane și unde sferice.

Unde plane – Dacă geometria sursei de oșcilație este plană atunci suprafețele de undă sunt plane și este definit tipul de undă plană. Când perturbația se propagă într-o singură direcție, într-un mediu omogen și izotrop, la un moment dat, în orice plan perpendicular pe direcția de propagare fronturile de undă sunt plane iar razele de undă sunt linii drepte, paralele, perpendiculare pe fronturile de undă. Distanța dintre fronturile de undă consecutive este egală cu lungimea de undă.

Figura 2.2

Modelul matematic în 3D pentru unde plane are expresia:

y(x, y, z, t)(Axi Ayj Azk)cos(Kx x Ky y Kzz – t) (2.2) sau:

y(x, t) Axcos(Kxx Kyy Kzz -t)

y(z, t) Azcos(Kxx Kyy Kzz -t) (2.2 ‘)

Vectorul de undă are mărimea K și direcția paralelă la direcți de propagere a undei.

Unde sferice – Dacă geometria sursei de oșcilație este punctiformă sau sferică atunci suprafețele de undă sunt sfere concentrice iar undele poartă denumirea de unde sferice.

În acest caz perturbația se propagă în toate direcțiile de la sursă, razele de undă sunt drepte radiale care ies din sursa de oșcilație în toate direcțiile.

Tipul de undă sferică are ca model matematic în 3D expresia:

y(r,t) A/r cos(Kr r –t) (2.3)

unde:

r – este distanța radială de la sursă;

Kr – este vector de undă după direcția radială. Fig. 2.3

La o distanță destul de mare de sursa de oșcilații, razele de undă au valori mari, curbura suprafețelor se micșorează, adică fronturile de undă au o curbură mică și pot fi considerate ca fronturi de undă plană; undele sferice se transformă în unde plane. Atât undele plane cât și cele sferice sunt unde de volum, adică perturbația se propagă în întreg mediu elastic.

II.3. MODURI DE PROPAGARE A UNDELOR ELASTICE

Modurile de propagare se definesc în funcție de două direcții: direcția de oșcilație a particulelor materiale și direcția de propagare a undelor elastice. În această considerație, distingem următoarele moduri de propagare:

– modul de propagare longitudinal (unde longitudinale ); – modul de propagare transversal ( unde transversale ); – modul de propagare la suprafață ( unde de suprafață ); – modul undelor de placă.

Modul de propagare longitudinal – Direcția de oșcilație a particulelor materiale ste paralelă cu direcția de propagare undelor. În figura 2.4, este prezentat schematic procesul de propagare a unei unde longitudinale. La momentul inițial (t0) când perturbația este abseantă toate particulele mediului eleatic ocupă poziții de echilibru egal depărtate între ele. O perturbație cu viteza aplicată particulei din punctul O, după un timp t T/4, se va găsi la o distanță egală cu amplitudinea oșcilației A. În acest moment viteza particulei este nulă și sub acțiunea forțelor elastice dintre particule, acestea vor căpăta accelerația îndreptată spre poziția de echilibru. În același moment particula din O1, aflată în poziția de echilibru va avea viteza v, iar după un timp t T/2 particula din O va reveni în poziția de echilibru cu viteza v însă de sens contrar. Tot în acest timp t T/2 particula din O1 va avea elongația mazimă A, iar particula din O2 aflată în echilibru va avea viteza v. După un timp t 3T/4 particula din O va avea elongația maximă A, particula din O1, va fi în poziția de echilibru, particula din O2 va avea elongația maximă A iar particula din O3 va primi o viteză v. După un timp

egal cu o perioadă t T, particula din O va ajungre din nou în poziția de echilibru și procesul de propagare se repetă. Analizând în fiecare moment poziția particulelor se observă că acestea prezintă când o rarefiere, când o comprimare, adică se poate afirma că undele longitudinale sunt constituite din comprimări și dilatări succesive ale mediului elastic. Deci, cea ce se propagă prin unde elastice este faza de oșcilație iar particulele mediului oșcilează numai în jurul poziției lor de echilibru cu o elongație maximă A. Undele longitudinale se pot propaga prin solide, lichide sau gaze.

Fig. 2.4

Modul de propagare transversal – Este modul în care direcția de oșcilație a particulelor este perpendiculară pe direcția de propagare a undelor. Figura 2.5 reprezintă schematic procesul de propagare a undei transversale. Apariția unei perturbații de jos în sus, face ca la momentul t0 particula din O să capete o viteză în sus iar după t T/4 particula va avea elongația maximă A iar particula din O1 sa căpăta o viteză v. Pentru momentele de timp următoare t T/2, t 3T/4, t T, procesul de oșcilație și de propagare este același ca la undele longitudinale numai că deplasarea particulelor au loc pe verticală de jos în sus sau de sus în jos iar direcția de

propagare a undelor este pe orizontală. Modul de unde transversal se propagă numai în solide și nu în fluide deoarece forțele elastice dintre particule sunt foarte slabe iar perturbația apărută într-un loc al medilui se transmite prin împingeri succesive.

Fig.2.5

Aceste modui de propagare sunt reprezentate în figura 2.6a pentru unde longitudinale și în figura 2.6b pentru unde transversale.

Fig. 2.6a Fig. 2.6b

Undele longitudinale și transversale prin proprietatea lor de a se propaga prin întreg mediul elastic sunt definite ca unde de volum.

II.4. METODE DE DETERMINARE A FORMEI FASCICOLULUI ULTRASONOR

METODA DEFECTELOR ARTIFICIALE

Este utilizată o piesă din oțel având defecte tip disc de diametre diferite. Traductorul se delpasează în așa fel încât fascicolul ultrasonor să cadă pependicular pe defect.

Figura 2.6

II.5. REFLEXIA ȘI TRANSMISIA SUB INCIDENȚĂ NORMALĂ

În medii extinse undele ultrasonore se pot propaga sub formă de unde longitudinale, unde transverale, unde de suprafaț ă.

Să considerăm o undă longitudinală LO care cade pe suprafața de separație a două medii elastice diferite sub un unghi I.

La suprafața de separație, conform legilor reflexiei și refracției luminii aplicată și la unde acustice, unda longitudinală incidentă LO se transformă, prin reflexie, în două unde și anume: na longitudinală OL1 și una transversală OT1 și prin transmisie într-o undă longitudinală OL2 și una transversală OT2 cu unghiurile respective L1;T1;L2; T2.

Figura 2.7

Analog, dacă unda incidentă este o undă transversală TO, atunci apar la fel unde OL1, OT1 și două unde transmise OL2 și OT2.

Aplicând legea lui Snell:

și cunoscând că VLVL1; VL1>VT1; VL2>VT2 rezultă explicația construcției undelor reflectate și transmise din figura 2.11, adică:

LL1; L1>T1; L2>T2

Dacă cele două medii sunt solide, fenomenul este reversibil, o undă transversală incidentă oblic produce unde longitudinale și transversale.

II.6. CE SE ÎNȚELEGE PRIN CÂȘTING (GAIN)

Procedeul se repetă pentru defecte tip disc de diametre diferite și aflate la adâncimi diferite. Astfel se poate determina forma fascicolului ultrasonor în piese metalice.

Pentru a studia influența frecvenței și a dimensiunii traductorului asupra formei fascicolului ultrasonor se repetă procecdeul cu traductor cu frecvențe și diametre diferite.

1. Dacă în propagarea sa printr-o piesă metalică, unda sonoră emisă de către traductor întâlește un reflector (defect) atunci are loc o reflexie a undei, o presiune acustică reflectată care este recepționată de către traductor și vizualizată pe ecranul tubului catodic ca o tensiune electrică care reprezintă amplitudinea ecoului corespunzător reflectorului.

Fig.2.8

Se poziționează traductorul astfel încât fascicolul ultrasonor să cadă perpendicular pe fiecare reflector în parte. Se obțin patru amplitudini de ecou de diferite înălțimi corespunzătoare diametrelor reflectorilor. (Fig.2.9)

Apoi se așează traductorul în dreptul reflectorului de 8mm și se reglează amplificarea (gain) până când înălțimea ecoului rezultat devine egală cu 4/5 din înălțimea ecranului. Fără a umbla la butonul “gain” se trece traductorul în dreptul reflectorului 4mm și se găsește amplitudinea de ecou maximă.(Fig. 2.10). Se măsoară cele două amplitudini de eco și se face raportul lor:

Figura 2.9

Figura 5.10

Se repetă experiența pentru reflectorii cu 4 șI 2mm se obține:

Idem pentru reflectorii cu 2 șI 1 mm:

Deci: amplitudinea ecoului (diametrul reflectorului) 2 φ2 aria reflectorului care este valabilă în câmp depărtat pentru reflectori mici la care fascicolul ultrasonor cade perpendicular pe reflector.

Deoarece amplitudinea ecoului este tradusă în tensiune electrică U, putem scrie că U2.

=== cap III – generarea si receprionarea ultrasunetelor ===

CAPITOLUL III

GENERAREA ȘI RECEPȚIA ULTRASUNETELOR

III.1. EFECTUL PIEZOELECTRIC

Efectul piezoelectric reprezintã cel mai utilizat procedeu electric în generarea și recepția undelor ultrasonore datoritã dimensiunii reduse a sursei de oscilații, a eficienței și a fiabilitãții ridicate.

Figura 3.1

Acest fenomen este denumit efect piezoelectric direct. însã, pentru generarea de unde ultrasonore de frecvențã ridicatã într-un material (mediu) se utilizeazã efectul piezoelectric invers care constã în aplicarea unei tensiuni electrice alternative pe fețele opuse ale materialului și apariția

unor comprimãri și dilatații succesive de frecvențã ridicatã, emise în mediul înconjurãtor (material) sub formã de unde ultrasonore (Fig. 3.2).

Fig.3.2

Datoritã efectului piezoelectric, parametrii elastici (deformare, tensiune) sunt legați de parametrii electrici (sarcinã electricã, tensiune electricã) prin constante de proporționalitate denumite constante piezoelectrice care au valori diferite în material.

III.2. MATERIAL PIEZOELECTRIC

Materialele care rãspund efectului piezoelectric sunt denumite materiale (cristale) piezoelectrice. Acest efect a fost demonstrat calitativ la peste 1000 de cristale dar dintre acestea numai câteva sunt folosite practic în generarea undelor elastice deoarece trebuiesc îndeplinite anumite condiții:

-sã prezinte caracteristici piezoelectrice satisfãcãtoare pentru modurile de propagare necesare;

-sã fie omogene;

-sã prezinte variații mici ale proprietãților piezoelectrice la modificarea temperaturii;

-sã prezinte frecãri interne cât mai mici;

-sã prezinte stabilitate din puncy de vedere fizic și chimic;

-sã poatã fi prelucrate dupã forma și mãrimea doritã;

Cele mai utilizate materiale piezoelectrice sunt: cuarțul, turmalina, sarea Rochelle. în prezent sunt utilizate materialele ceramice, ca titanatul de bariu (BaTiO3), niobatul de plumb (PbNb2O6) si zirconatul de plumb (PTZ).

III.2.1 Cuarțul (SiO2)

Cristalul de cuarț prezintã unele avantaje fațã de celelalte materiale piezoelectrice și anume:

– este puțin dependent de temperaturã motiv pentru care este folosit și la proiectarea oscilatorilor stabili;

– nu își modificã caracteristicile piezoelectrice pânã la temperatura de 573C în timp ce titanatul de bariu poate fi piezoelectric pânã la 120C iar sarea cu Rochelle se topește la 55C;

– este stabil fizic și chimic cu excepția temperaturilor și presiunilor înalte când devine parțial solubil în apã.;

– are un coeficient de temperaturã mic în funcție de frecvențã;

– are pierderi interne mici.

Pentru ca eficiența prin efect piezoelectric sã fie cât mai mare este necesar sã se cunoascã structura cristalinã a cuarțului, deoarece producerea unor solicitãri mecanice dupã anumite axe principale ale cristalului ar duce la obținerea de intensitãți acustice cât mai mari.

III.2.2 Materiale ceramice

Materialele ceramice au înlocuit aproape complet cuarțul și sunt pe cale de a înlocui cristalele crescute artificial ca elemente piezoelectrice. Ele sunt materiale policristaline și realizate prin amestecarea și tratarea termicã a pudrelor; pot fi fabricate în forma și dimensiunile dorite în scopul unei concentrãri a energiei acustice generate. Caracteristicile specifice unui cristal pentru anumite aplicații sunt controlate adãugând diverși compuși chimici în proporții diferite. Eficiența acusticã a materialelor ceramice raportatã la cea electricã (de intrare) este mai micã decât a cuarțului dar sensibilitatea totalã a traductorului când este folosit ca emițãtor și ca receptor este superioarã.

Se remarcã faptul cã în timp ce un material poate fi un bun emițãtor el nu este în mod necesar și un bun receptor. Este posibil ca un material sã fie bun emițãtor și bun receptor dar sã nu poatã fi utilizat din cauza temperaturii Curie destul de micã.

III.3. TRADUCTORI (PALPATOARE)

Un bun traductor nu are numai rolul de genera sau recepționa ultrasunetele din materialul de examinat ci și a rãspunde prin caracteristicile sale, exigențelor examinãrilor specifice.

Frecvența de lucru a unui traductor nu trebuie sã depãșeascã 10% din frecvența de examinare prestabilitã.

Adaptarea și amortizarea traductorului trebuie sã prezinte toleranțe mici pentru a putea proceda la examinãri care sã permitã o calitate a rezoliției egalã cu o mare rezervã de amplificare.

Calitatea, fiabilitatea, fidelitatea și reproductibilitatea sunt caracteristici indispensabile unei examinãri cu ultrasunete.

Dispozitivul care genereazã și emite oscilații în mediul înconjurãtor poartã denumirea de traductor (sau palpator).

Frecvența impulsului emis depinde de frecvența traductorului și trebuie sã se gãseascã în intervalul de frecvențã al etajului de amplificare. Alegerea frecvenței de lucru depinde în primul rând de structura materialului de examinat. La o structurã grosierã (granulație mare) a materialului (ex. fontã cenușie) fercvențele înalte sunt foarte mult atenuate. Dacã se mãrește amplificarea atunci apar pe ecran ecouri parazite (iarba) care îngreuneazã detectarea și localizarea eventualelor defecte din material. Utilizarea unor frecvențe mai joase duce la o atenuare mare și apariția zonei moarte care împiedicã detectarea defectelor de la suprafațã. în plus, utilizarea frecvențelor joase prezintã o sensibilitate micã pentru defecte de dimensiuni mici. Ordinul de mãrime al lungimiide undã al traductorului dã o indicație asupta mãrimii defectului detectabil. Traductorii de frecvențe joase (0,25-1MHz) dau ecouri perturbatoare pe suprafețe netede din cauza undelor de suprafațã. Aceste unde sunt recunoscute prin aceea cã la deplasarea sau rotirea traductorului în jurul axei proprii, amplitudinea ecourilor variazã continuu.

La materiale cu granulație finã sunt utilizați traductori de 1 MHz pentru propagare la distanțe mari în material (>1m) și de 2 MHz pentru suprafețe prelucrate.

Utilizarea unor traductori cu frecvențã înaltã la materiale cu granulație finã prezintã avantajul cã:

– atenuarea este mult mai micã;

– propagarea se face pe distanțe mai mari în material;

– puterea de rezoluție este mai bunã.

Traductorul are în componența sa urmãtoarele elemente principale:

– placuța piezoelectricã care genereazã și recepționeazã ultrasunetele;

– corpul de amortizare din material plastic de formã și dimensiune variabilã pentru atenuarea reflexiilor nedorite;

– electrozi fixați pe plãcuța piezoelectricã care trtebuie sã fie cât mai ușori posibili pentru a inuinfluența caracteristicile de vibrație ale plãcuței și cât mai durabili;

– fire de legãturã pentru electrozi;

– mufã pentru conectarea cablului coaxial;

– carcasã metalicã.

în funcție de diametrul plãcuței piezoelectrice traductorii sunt:

– normali 20 – 24 mm și chiar 34 mm

– miniaturali 10 – 13 mm

– subminiaturali 5 – 6 mm.

III.3.1. Tipuri constructive de traductori

La examinarea cu ultrasunete sunt utilizate pricipalele tipuri de traductori :

a) normali;

b) înclinați.

Figura 3.3

Secțiunea prin aceste tipuri palpatoare, relevă următoarele părți componente:

traductorul (plăcuța) piezoelectric;

electrozii de contact;

masa de amortizare a undelor reflectate;

pana de cuplare a palpatorului;

conductori;

fișa palpatorului;

carcasă metalică.

La palpatorul înclinat (fig. 3.3 b) unghiul de înclinație al panei de control este calculat astfel încât undele longitudinale să fie complet reflectate în amortizorul de oscilații, iar prin pana de plexiglas să se emită în piesă numai unde transversale. Unghiurile de incidență standard utilizate la controlul cu ultrasunete sunt : 35o, 45o, 60o, 70o, și 80o.

Acest tip de traductor generează unde longitudinale și se așează pe piesa de examinat (figura 3.4)

Figura 3.4

Atât palpatoarele normale, cât și cele înclinate se construiesc și în varianta cu dublu cristal , unul de emisie altul de recepție (Fig. 3.5). Ele prezintă avantajul că elimină zona moartă, putând fi utilizate cu succes

pentru determinare defectelor foarte aproape de suprafață. Aceste palpatoare în literatura de specialitate sunt cunoscute sub numele de SE.

În figura 3.5 a este prezentată funcționarea schematică a palpatorului pentru unde longitudinale dublu cristal, iar în figura 3.5 b, palpatorul înclinat.

Figura 3.5

cristal piezoelectric emițător;

cristal piezoelectric receptor;

fascicul ultrasonic;

piesa despărțitoare;

îmbinarea sudată.

Există și late tipuri de palpatoare, cum ar fi cele focalizate, cu sau fără lentilă, utilizate în special la examinările în imersie sau palpatoare inegrate care în carcasa lor cuprind până la 32 de cristale piezo separate, fiecare fiind excitat separat. Fiecare element al palpatorului integrat emite unde elementare care se suprapun și formează un front de undă care poate fi direcționat prin excitare defazată în timp (figura 3.6) atât la circuitele de emisie cât și la circuitele de recepție.

Figura 3.6

Palpatorii obișnuiți cât și cei speciali cu forme caracteristice, concepuți speciali pentru diverse forme ale pieselor de examinat, au parametrii de funcționare și dimensiuni care sunt specificate de fabricanți.

În general palpatoarele normale se construiesc în gama de frecvențe de 0,5; 1; 2; 4; 6 și 12 MHz iar cele cu dublu cristal pot ajunge la 1 GHz.

Diametrele plăcuțelor palpatoarelor variază de la 30 la 34 mm în mod obișnuit. Dacă plăcuța are diametrul de 10 mm palpatoarele se numesc miniaturale, iar cele de 5 mm sau mai puțin se numesc subminiaturale.

La examinare unei piese sau a unui ansamblu sudat, trebuie avute în vedere avantajele și dezavantajele fiecărui tip de palpatorilor, deoarece utilizarea unui traductor nepotrivit conduce la rezultate eronate.

La alegerea palpatorilor pentru o problemă de examinare specifică trebuie avute în vedere:

a). Materialul din care este confecționat palpatorul și natura materialului piezoelectric al generatorului;

b). Frecvența palpatorului;

c). Diametrul palpatorului;

d). Mărimea suprafeței de contact a palpatorului.

Trebuie avut în vedere și mărimea defectelor care trebuie evidențiate. La frecvențe joase senzitivitatea la metale este mare, spre deosebire de cel cu frecvențe înalte. La frecvențe joase palpatorul are deschidere mare, spre deosebire de cel cu frecvența înaltă care are un fascicul concentrat (ungi mic), cu atenuare mare în material, cu pătrundere mică dar cu evidențiere mai bună a ecourilor pe ecranul defectoscopului.

Traductoarele folosite la examinarea in imersie sunt cu lentila focala plana,sferica sau cilindrica.

=== cap IV – metode ultrasonore de investigare ===

CAPITOLUL IV

METODE ULTRASONORE DE INVESTIGARE

IV.1. SCANAREA ULTRASONORĂ SIMULTANĂ A VITEZEI, GROSIMII ȘI A IMAGINII

Viteza ultrasonoră este des foplosită în investigarea proprietăților materialului. Dimensiunile fizice cum ar fi grosimea și profilul suprafeței pot fi de asemenea informații căutate în testarea nedistructivă. În măsurătorile convenționale ultrasonore, totuși cantitatea măsurată este de obicei timpul de zbor și nu viteza sau grosimea. Când se cunoaște precis fie viteza, fie grosimea, cealaltă parte poate fi ușor dedusă. Din păcate în multe cazuri nici viteza și nici grosimea nu sunt cunoscute cu precizie sau pot varia în spațiu. Este cerută o metodă care să realizeze o hartă cu distribuția spațială simultană a vitezei și grosimii. Abilitatea de a realiza o imagine a profilului suprafeței ce dă naștere la o variație a grosimii este de asemenea dorită. Această lucrare se canalizează pe abilitatea acestei tehnici de a realiza imagini simultan la cele mai mici modificări ale vitezei și grosimii. Acestă tehnică se extinde de asemenea la realizarea hărților pentru conturul suprafeței denivelate și a profilelor secțiunilor probelor.

Viteza ultrasonoră a fost folosită des în evaluarea nedistructivă (NDE) pentru caracterizarea proprietăților materialului. Pentru o placă cu grosime uniformă și cunoscută, scanarea ultrasonoră obișnuită bazată pe timpul de zbor (TOF) a impulsurilor pot determina o imagine spațială (C – scan) a vitezei. Sunt multe cazuri în care grosimea probelor nu este uniformă și nu poate fi

măsurată cu precizie, de aceea este necesar să separăm contribuția vitezei și a grosimii probei în imagini (TOF) și de a determina o variație spațială simultană a vitezei și grosimii. Aceasta ar putea servi ca o unealtă în evaluarea nedistructivă pentru cazurile în care un component a suferit modificări atât în grosime cât și în proprietățile materialului. Poate fi folosită și în cazurile în care viteza este aproximativ cunoscută și variația spațială precisă a grosimii sau profilul suprafeței componentului sunt informații necesare în testele NDE. Este, deci necesar să se dezvolte o tehnică pentru realizarea părților de variație spațială a vitezei ultrasonore și grosimii materialului simultan în măsurătorile scanate ultrasonore. Metodele de determinare simultană a vitezei și grosimii (SVT) au fost dezvoltate în ultimile 2 decenii de mulți cercetători pentru diferite NDE și aplicații medicale ultrasonore. Scanarea SVT ( simultană a vitezei și grosimii) poate fi realizată în imersie folosind o anumită poziție de trasmisie sau o poziție a unui ecou – puls cu ajutorul unui reflector așezat în spatele probei. Metodele automate de scanare ale SVT au fost realizate atât pentru, geometrii plate și cilindrice, tehnica putând fi de asemenea implementată folosind pulverizatori în afara tancului de imersie. În majoritatea cazurilor, viteza a fost dedusă din TOF adunate din detecția picurilor, dar transformată Fourier și faza semnului au fost de asemenea folosite. Metode SVT au fost extinse incluzând efectele de dispersie și determinarea atenuării ultrasonore. Aplicațiile metodelor de scanare SVT la materiale industriale și componentele au fost de asemenea realizate .

În această lucrare, tehnica de scanare SVT puls-ecou a fost implementată folosind set comercial de scanare ultrasonor în imersie pentru a realiza hărți ale micilor schimbări ale vitezei ultrasonore și a grosimii probei.

Această tehnică a fost extinsă de asemenea la generarea suprafețelor denivelate și a profilelor secțiunilor. O astfel de tehnică de determinare simultană a vitezei, grosimii și a imaginii profilului (SVTP) au fost demonstrate prima dată utilizând un test pe probă de oțel cu suprafețe netede și proprietăți constante de material cunoscute. Demonstrarea preciziei scanării a fost condusă pe o placă de oțel groasă a cărei imagine a grosimii a fost comparată direct cu măsurătorile realizate cu micrometrul, rezultatele experimentale arătând o acuratețe de ordinul a 0,1% ce poate fi atinsă. Tehnica SVT a fost de asemenea aplicată pentru detectarea micilor modificări ale vitezei, grosimii și a profilului celor 3 materiale: (1) straturi de bariere pulverizate tehnic în plasmă; (2) compuși laminați din C ce conțin obiecte străine și anomalii; (3) probe de superaliaje cu fisuri. Rezultatele imagine au fost interpretate din evaluarea nedistructivă și din perspectivele de caracterizare ale materialului.

IV.2. METODE DE MĂSURARE

Determinarea simultană a vitezei și grosimii pentru probe cu viteză și grosime necunoscute este realizată din poziția ecoului-puls cu ajutorul unui reflector plat sau prin poziția de transmisie cu 2 traductori. Viteza și grosimea sunt calculate din TOF pentru diferite ecouri și viteza sunetului în apă. Cel puțin 4 configurații pot fi folosite în măsurători SVT. Printre configurațiile SVT, poziția ecoului-puls are avantajul că este simplu deoarece folosește un singur traductor și scanarea se realizează dintr-o parte, deși este nevoie de un reflector în spatele probei. În această lucrare, toate măsurătorile s-au realizat cu un reflector plat.

Figura 4.1 a) Configurația măsurătorilor puls-ecou

b) Formele de undă tipice pentru SVTP

Figura 4.2 – Configurația traductor – probă

Așa cum se arată în figura 4.1(a) și figura 4.2 când traductorul este poziționat într-un loc dat peste reflectorul plat și operează în modul ecou-puls, ne interesează 2 forme de undă RF, așa cum se arată în figura 4.1(b) respectiv când proba este în traiectorie ultrasonoră (curba solidă) și când nu se află pe traiectorie (curba gri). Dacă proba nu se află pe traiectorie, traductorul primește un ecou de la reflector ce este notat cu w în figura 4.1(b). Când proba se află pe traiectorie, traductorul recepționează ecouri multiple datorită reflectării în proba și ecouri multiple reflectate de reflectorul plat și cu reflecții în probă.

Așa cum se arată în curba solidă, în figura 4.1(b) primul set de ecouri notate l, 2, 3,…., sunt direct din probă, cel de al doilea set notat cu m1, m2, m3 sunt din reflector. Un set de ecouri poate fi observat într-un interval mai mare

de timp. Ecourile consecutive în fiecare set au același timp de separare ce este determinat atât prin viteza ultrasonoră cât și de grosimea probei. Când grosimea probei este mare sau distanța dintre probă și reflector este mică, cele 2 seturi de ecouri se pot suprapune. Se măsoară TOF t1 ,t2 , tm1 și tw corespunzătoare ecourilor 1, 2, m1, w, iar viteza grupului de unde longitudinale și grosimea probei pot fi calculate din ecuația următoare:

v = vw[(tw – tm1/t2 – t1) + 1] (1)

d = (vw/2)[(tw – tm1) + (t2 – t1)] (2)

vw este viteza sunetului în apă la temperatura experimentului.

Totuși, ecoul m1 poate fi ușor identificat deoarece are o polaritate opusă cu celelalte ecouri din primul set cu excepția ecoului de suprafață, ecoul 1.

Timpul de zbor al ecoului de suprafață poate fi folosit pentru determinarea distanței dintre traductor și suprafața frontală a probei.

dF = 1/2vwt1 (3)

Datorită grosimii probei d a fost deja obținută din măsurătorile SVT (ec. 2), distanța dintre traductor și suprafața de fund a probei dB poate fi ușor dedusă folosind relația:

dB = dF + d (4)

Cele două distanțe de mai sus sunt folosite pentru obținerea conturului suprafeței probei și a profilelor secțiunii. Pentru un astfel de scop, timpul de zero necunoscut nu este important deoarece nu afectează forma conturului suprafeței și cel al secțiunii.

IV.3. VITEZA, GROSIMEA ȘI PROFILUL IMAGINII

Principiul de bază descris în secțiunea anterioară este pentru determinarea vitezei, a grosimii și apoi a suprafețelor de fund și frontale ale probei intr-un singur loc. Bazate pe aceleași principii, imaginile vitezei, grosimii si a contururilor suprafeței probei pot fi generate prin scanarea cu ajutorul traductorului și colectând date în diferite locuri. Așa cum se arată în figura 4.3, după ce traductorul scanează o arie rectangulară, toate vitezele undelor longitudinale locale măsurate și respectiv grosimile formează imaginea vitezei v(x, y) și imaginea grosimii d(x, y). Distanțele locale măsurate între traductor și suprafețele frontale și de fund ale probei (ec. 3 și 4) dau conturul suprafeței frontale SF(x, y) și conturul suprafeței de fund SB(x, y) în conformitate cu ec. 5, 6 unde d0 este o valoare constantă corespunzătoare distanței dintre planul de scanare și a punctului de referință OR. Punctul de referință este ales convenabil pentru vizionarea rezultatelor de scanare; nu modifică forma contururilor suprafețelor. Deseori folosim poziția suprafeței frontale a probei la scanarea locului inițial ca punctul de referință.

SF (x,y) = – dF (x,y) + d0 (5)

SB (x,y) = – dB (x,y) + d0 = SF (x,y) – d(x,y) (6)

Figura 4.3 – Configurația geometrică a SVTP

Distanțele negative sunt folosite în ecuațiile de mai sus astfel încât pozițiile atât ale suprafețelor frontale și celei de fund să corespundă definiției sistemului de coordonate de referință x,y, z arătat în figura 4.3. Odată ce contururile de suprafață sunt obținute, profilele secțiunii sunt generate din cele 2 contururi ale suprafeței pentru o tăietura particulară a secțiunii.

Măsurătorile de mai sus SVT pot fi implementate convențional în cele mai multe sisteme de scanare ultrasonoră cu unele procese adiționale pentru înregistrarea datelor. În scanarea ultrasonoră, traductorul este de obicei de tip raster. La fiecare poziție de scanare, sistemul prelucrează semnalul ultrasonor folosind porțile pentru a localiza și pentru a obține diferite informații (cum ar fi TOF) din diferite ecouri ultrasonore și transformă informațiile în date digitale. După scanare, datele pentru fiecare informație sunt salvate în documente imagine cu un format specificat de sisteme de scanare.

Pentru a realiza SVT și profilul imaginii plasăm proba și realizăm o scanare a ei (scanarea TOF cu proba în calea ultrasonoră) pentru a obține imagini ale TOF pentru ecourile t1, t2 și tm1. După aceea se scoate proba și se realizează o scanare de referință (scanarea TOF fără probă între traductor și reflector) pentru a obține o imagine a TOF pentru ecoul w. În final citim

documentele imagine din ultimii doi pași, transformăm datele imaginii a TOF pentru fiecare ecou bazate pe poziția porții și calculăm imaginile vitezei, grosimii și a contururilor suprafeței în conformitate cu ecuațiile 2,3,4 și 6. Imaginile profilului secțiunii probei sunt generate din imaginile de contur ale suprafeței.

IV.4. CONSIDERAȚII EXPERIMENTALE

IV.4.1. STABILIREA PORȚII

Un sistem tipic de scanare ultrasonoră folosește porți pentru a selecta pulsurile ultrasonore și înregistrează informații cum ar fi TOF și amplitudinea. Este evidentă importanța în măsurătorile SVT a tuturor timpilor de zbor inclusiv t1, t2, tm1, în scanarea probei și tw în scanarea de referință, trebuie să aibă un timp de zero comun de referință. Lungimea porții este de asemenea un parametru important. O poartă trebuie să fie destul de lungă pentru a acoperi toate variațiile posibile ale TOF ale ecoului selectat în timpul scanării, totuși aceasta nu trebuie să interfereze cu porțile vecine și nu ar trebui să fie destul de lungă. O poartă excesiv de lungă deteriorează timpul de rezoluție al măsurătorii TOF pentru că sistemul de scanare transformă TOF relativ al timpului de funcționare al porții în valori finite de scurtă lungime și le salvează în imagini ale TOF. De exemplu dacă frecvența probei unui convertor digital-analog (a/d) în sistemul de scanare este de 100MHz, atunci timpul de rezoluție al probei este de 10 ns. O poartă de 8 biți transformă TOF a imaginii porții în date de 8 biți. Dacă lungimea porții este de ordinul secundelor timpul de rezoluție de conversie

al porții este de 3,90 ns. Timpul de rezoluție total este determinat de mărimea timpului de rezoluție al probei A/D și de timpul de rezoluție de conversie al porții. Dacă timpul de rezoluție de conversie al porții este mai mic decât timpul de rezoluție al probei A/D, lungimea porții nu este prea mare; cu alte cuvinte timpul de rezoluție al porții se degradează. În acest caz, lungimea maximă a porții fără degradarea timpului de rezoluție a porții este 2,56 µs. Dacă timpul de rezoluție al probei A/D trebuie menținut și o poartă de 8 biți nu este destul de lungă pentru a acoperi variațiile TOF, se folosește o poartă de 16 biți. Când o astfel de informație nu este disponibilă în sistemul de scanare se pot folosi alte două seturi de porți pentru a realiza harta diferitelor viteze, grosimi și profile.

IV.4.2. stabilirea detectorului de picuri

Există o serie de metode comerciale ultrasonore pentru măsurarea TOF în sistem de scanare. Cele mai des folosite sunt picul „pozitiv”, picul „negativ” și picul „absolut”. Picul de corelare între două ecouri și metoda de suprapunere a pulsurilor pot fi folosite pentru a obține diferența de timp. Este posibil să calculăm spectrul de fază al diferitelor ecouri pentru a obține spectrul vitezei de fază. Totuși ultima abordare necesită o cantitate considerabilă de date deoarece formele de undă RF trebuie colectate pentru fiecare poziție de scanare. Avantajul acestor metode este simplitatea. Detectarea picului este o informație fundamentală realizată de toate sistemele de scanare ultrasonoră. Aceasta nu necesită o cantitate mare de date, iar procesarea acestora este precisă. Atenuarea și grosimea materialului nu sunt foarte mari așa cum cere această metodă. Când se

alege detecția picului „pozitiv” TOF al celui mai mare pic „pozitiv” în poartă este înregistrat; analog și pentru picul „negativ”.

Detectarea picului absolut înregistrează TOF al picului a cărei amplitudine absolută este cea mai mare poartă. Trebuie acordată atenție polarității picului detectat pentru a asigura ca TOF să fie înregistrat pentru picul corect și folosit în calcularea vitezei, grosimii și a profilului. Deoarece impedanța acustică a probei este de obicei mai mare decât fluidul de cuplare, ecourile 1, 2, m1 se așteaptă să fie respectiv „negativ”, „pozitiv” și „negativ” când impulsul incident este „negativ”.

În măsurătorile actuale, forma și lărgimea de bandă a ecourilor poate fi schimbată datorită atenuării în material, dispersiei și efectelor geometrice a razelor ultrasonore datorate curbelor de suprafață a probei. Când materialul probei are o atenuare scăzută și o dispersie mică și când proba nu are forme neregulate ale secțiunii, fiecare ecou ar trebui să aibă picuri bine definite și o polaritate corespunzătoare. Detecția picului absolut ar fi cea mai bună alegere pentru astfel de situații deoarece întotdeauna trebuie localizat picul de polaritate corespunzătoare în poartă și nu este nevoie de o atenție deosebită pentru polaritatea picului. Alegerea tipului de detector a picului devine importantă când metode materialului probei are o atenuare și o dispersie mărită. Dacă este folosită detecția picului „absolut”, picul ales pentru măsurarea TOF poate oscila între picurile „pozitiv” și „negativ”, în funcție de zgomot și de alți factori. O astfel de oscilație poate cauza un zgomot considerabil în determinarea SVT.

În figura 4.4 este ilustrat un astfel de caz, polaritatea corectă a pulsului este negativă așa cum arată linia, continuu. Fără zgomot un detector de pic „absolut” ar alege picul „negativ” pentru măsurarea TOF. O mică abatere arătată în curba punctată un detector „absolut” ar alege un puls „pozitiv” pentru măsurarea TOF, în timp ce un detector „negativ” ar localiza tot un

pic „negativ”. De aceea în cazul în care formele undelor sunt zgomotoase, este important să selectăm polaritatea corectă a picului pentru a evita detectarea picului „absolut”.

Figura 4.4 – Detectarea picurilor

IV.4.3. STABILIREA EFECTELOR GEOMETRICE

Configurația măsurătorilor arătate în figura 4.4 este o structură ideală, presupunând că suprafața probei este plană și că traductorul se mișcă în aceleași poziții spațiale ca și în scanarea de „referință”. se presupune de asemenea că traductorul este normal la planul xy și rămâne astfel în timpul scanării; proba este paralelă cu planul xy; reflectorul este plat și paralel cu planul xy, iar poziția și orientarea lui nu sunt afectate de introducere și scoatere.

În realitate pot exista un număr de condiții neideale în măsurarea structurii așa cum se arată schematic în figura 4.5a. Aceste condiții neideale pot determina erori de măsurare; de aceea este important să acordăm atenție condițiilor geometrice neideale în rezultatele măsurătorii.

Figura 4.5 – Efecte geometrice în rezultatele imaginii SVTP

măsurători neideale

scanarea suprafeței

orientarea greșită a traductorului

profilul suprafeței reflectorului

SUPRAFAȚA DE SCANARE

Așa cum se arată în figura 4.5b și datorită suprafețelor care nu sunt perfect plane, locul traductorului de suprafață în scanare formează suprafața Ss. O suprafață ideală ar fi o suprafață plan rectangulară, dar în realitate poate avea un profil care nu este plan datorită unor factori statici și dinamici ca:

epuizarea podului de scanare;

vibrația tubului de căutare;

excentricitățile rolei și ghidului.

Dacă ignorăm schimbarea orientării, traductorul dat a unui astfel de profil și presupunând că traductorul este întotdeauna paralel cu axa z în scanare pentru ecuațiile 5,6 devin ecuațiile 7,8:

SF (x,y) = SF0 (x,y) – SS (x,y) (7)

SB (x,y) = SB0 (x,y) – SS (x,y) (8)

Unde SF0 (x,y) și SB0 (x,y) sunt suprafețe de contur frontale și de fund dacă suprafața de scanare a fost plan orizontală. Se observă că profilul suprafeței de scanare afectează direct rezultatele contururilor suprafețelor frontale și de fund din cauza faptului că ambele scanări de suprafețe sunt folosite ca referință.

Profilul suprafeței de scanare nu afectează totuși rezultatele vitezei și grosimii probei atâta timp cât suprafața de scanare în scanarea probei și de referință sunt la fel. În caz contrar se arată că imaginea grosimii măsurate d(x,y) are următoarea relație (d(x,y) – grosimea actuală):

d(x,y) = d0(x,y) + Ss’(x,y) – SB0 (x,y) (9)

în care Ss’(x,y) și SS (x,y) sunt suprafețe de scanare pentru probă și de referință.

Diferența de timp dintre ecourile consecutive din platou nu este afectată de diferența dintre suprafețele de scanare ale probei și de referință. imaginea vitezei măsurate v(x,y) are următoarea relație:

V(x,y) = d(x,y)/d0(x,y) · v0(x,y) (10)

În care v0(x,y) este imaginea vitezei actuale.

Grosimea și viteza măsurate au același procentaj de modificări cauzate de ireproductibilitatea suprafeței de scanare. Un sistem de scanare plat stabil și reproductibil este folosit în colectarea imaginii vitezei, grosimii și profilului de mare precizie.

ORIENTAREA TRADUCTORULUI

Așa cum se arată în figura 4.5c, traductorul poate să nu fie normal, putând fi înclinat cu un unghi oarecare α. O analiză exactă a unui astfel de traductor cu orientare nefavorabilă în măsurarea vitezei, grosimii si a contururilor suprafețelor probei este complicată deoarece mulți factori cum ar fi caracteristicile de rază ale traductorului, reflexia și transmisia la interfețe diferite, variațiile de grosime, ale proprietăților de material și factorii de eficiență a sistemului de măsurare trebuie luați în calcul. Pentru a ne face o idee despre modul în care orientarea traductorului afectează măsurarea TOF realizăm o măsurare simplă plus-ecou folosind un reflector plat și un traductor plan de 10 MHz cu diametrul de 12,7mm. Traductorul a fost înclinat, iar amplitudinea TOF al picului „negativ” a fost înregistrat ca un semnal ecou.

Figura 4.6 – Efectele orientării traductorului

amplitudine

timp de zbor

Figura 4.6a și 4.6b reprezintă amplitudinea măsurată și TOF în funcție de unghiul de orientare al traductorului normate de valoarea în care orientarea unghiului este 0 (incidența normală). Se poate vedea că amplitudinea ecoului la incidența normală apropiată variază cu unghiul de orientare al traductorului în timp ce TOF nu este. Când unghiul de orientare al traductorului crește de la 0 la 0,5, amplitudinea normată scade repede de la 1 la 0,2, dar schimbările TOF normat sunt mai mici de 0,005%, la valori mai mari de 0,5, forma undelor ecoului arată o distorsiune semnificativă,

iar TOF normat pare să se supună unei relații rezultată dintre o analiză simplă a analizelor acustice.

TOF(α)/TOF(0) = 1/cosα = 1 + ½ α2 (11)

Un traductor plan de frecvență înaltă este puternic influențat de direcție. Pentru traductoarele focalizate atât amplitudinea cât și TOF sunt mai puțin sensibile la orientarea traductorului. Orientarea greșită a traductorului poate fi datorată nealinierii funcționale a traductorului, profilul suprafețelor de scanare și datorită vibrației tubului de căutare. Nealinierea inițială poate fi evitată prin ajustarea orientării traductorului pentru a mări amplitudinea ecoului de la reflector. Viteza de scanare și stabilirea accelerației pot ajuta la reducerea efectelor de vibrație.

ORIENTAREA PROBEI

Efectul înclinării probei ca în figura 4.5b, este similar cu efectul orientării traductorului așa cum s-a discutat mai sus. Aceasta afectează nu numai viteza și grosimea dar și contururile suprafețelor frontale și de fund. Proba ar trebui plasată astfel încât să fie paralelă cu suprafața de scanare în ciuda micilor variații ale contururilor suprafețelor frontale și de fund în special în măsurătorile cu traductori plani de frecvență înaltă, proba ar trebui așezată la un nivel la care să se evite distorsionarea pulsurilor și a erorilor de măsurare TOF.

REFLECTORUL

Suprafața reflectorului ar trebui să fie plană și rigidă. Un bloc de metal cu o suprafață lustruită de obicei este un bun reflector. Suprafața de reflectare trebuie să fie paralelă cu planul de scanare, în practică este bine de așezat reflectorul pe o platformă tripod cu picioare reglabile pentru înclinări. Dacă reflectorul nu este plat ca în figura 4.5e efectul este același cu efectul orientării traductorului discutate mai sus, excepție făcând conturul suprafeței rezultate. O problemă frcventă în măsurători este aceea că poziția și unghiul reflectorului pot fi ușor afectate datorită introducerii și scoaterii probei; se poate exemplifica cu relația:

d(x,y) = d0(x,y) + Sr(x,y) – Sr’(x,y) (12)

în care Sr(x,y) și Sr’(x,y) sunt suprafețele reflectorului în scanarea probei și de referință. efectul asupra vitezei poate fi estimat folosind ecuația 11. conturul suprafeței frontale nu va fi afectat. Efectele introducerii și scoaterii probei trebuie să fie minime.

IV.4.4. VITEZA SUNETULUI ÎN APĂ

Din ecuațiile pentru calcularea vitezei, grosimii și conturului suprafeței putem observa că rezultatele calculate sunt proporționale cu viteza sunetului în apă. O valoare incorectă a sunetului în apă ar afecta rezultatele calculate. De exemplu viteza sunetului în apă distilată este de 1482,2m/s la temperatura de 20°C și de 1493,9 m/s la 24°C. Diferența proporțională între cele două viteze este de 0,8%. Diferența cauzată de variația

temperaturii cu o fracțiune de grad în acest interval de temperatură este 0,02%. De aceea este important să măsurăm temperatura apei în experiment la o zecime de grad celsius și să folosim o viteză a sunetului în apă corespunzătoare.

IV.4.5. O METODĂ ALTERNATIVĂ ÎN ALEGEREA ECOULUI

Din termenii t2-t1 în ecuațiile 2 și 3 putem observa că doar diferența de timp dintre două ecouri consecutive este cerută. În principiu această diferență de timp poate fi măsurată folosind oricare pereche de ecouri din primul sau al doilea set ca în figura 4.6b. În mod particular, dacă ecourile m1 și m2 sunt alese pentru obținerea diferenței de timp, ecuațiile 1 și 2 devin ecuațiile 13 și 14.

V = vw(tw – tm1/tm2 – tm1 + 1) (13)

D = (vw/2)[(tw – tm1) + (tm2 – tm1)] (14)

Dacă scopul măsurătorii este acela de a obține imagini ale vitezei și grosimii este avantajos să alegem ecourile m1 și m2 în locul ecourilor 1 și 2 din următoarele motive: în primul rând trebuie achiziționați, salvați și prelucrați 3 timpi de zbor tm1, tm2 și tw în locul a 4 TOF așa cum cer ecuațiile 2 și 3; în al doilea rând m1 și m2 trebuie să aibă aceeași polaritate în timp ce ecourile m1 și m2 au polarități opuse; în al trilea rând m1 și m2 nu depind de distanța dintre traductor și probă. Când proba se mișcă de-a lungul direcției razelor ecourile TOF, m1 și m2 nu se modifică, în timp ce ecourile 1 și 2 se modifică proporțional. O astfel de diferență devine

importantă când proba este ușor aplecată sau înclinată în timpul măsurătorii. În astfel de cazuri, chiar dacă grosimea probei și viteza sunt uniforme, aplecarea sau înclinarea probei pot determina ca ecourile 1 și 2 să se deplaseze din porțile lor, iar măsurătoarea devine invalidă. Această problemă devine proeminentă când scanăm o arie diversificată de probe sau realizăm o scanare circulară; poate fi dificil de aliniat proba pentru a păstra ecourile 1 și 2 în porțile lor. Totuși, când m1 și m2 sunt folosite în măsurători, ajustarea nivelului probei este mai puțin critică și de aceea este mai ușor de realizat. În final, amplitudinile ecourilor m1 și m2 sunt de obicei mai mici decât ale ecourilor 1 și 2. De obicei este dificil de a înregistra ecoul m1 fără măsurarea ecourilor 1 și 2. Prin folosirea doar a ecourilor m1 și m2 această prblemă (dinamică) poate fi evitată. Avantajele de mai sus fac din ecourile m1 și m2 bune candidate pentru măsurători SVT în multe situații. Totuși trebuie notat faptul că ecourile m1 și m2 nu se potrivesc în măsurători ale probelor cu atenuare și dispersie mare. Deoarece undele pentru ecourile 2 și m1 se propagă în probă doar de două ori, în timp ce ecoul m2 de patru ori, m2 suferă mai multe distorsionări decât 2 și m1. De asemenea, când materialul probei are atenuarea și dispersia mari, ecoul m2 nu mai are un pic dominant cu polaritate bine definită, în timp ce ecourile 2 și m1 pot menține un pic dominant cu o polaritate bine definită. În acest caz ecourile 1, 2 și m1 sunt o bună alegere pentru obținerea unui zgomot redus și a imaginilor vitezei și a grosimii.

IV.4.6. O ALTERNATIVĂ A REFLECTORULUI PLAT

Metoda plus-ecou a scanării SVTP poate fi introdusă într-un sistem de măsurare alternativă. În locul folosirii unui reflector mare și plat și realizării unei scanări de referniță se folosește un reflector mic. Acest reflector este poziționat la distanța dorită de traductor, orientat perpendicular pe direcția undelor colectate toate cu un traductor în formă de „U”. Adâncimea bandei trebuie să fie suficientă pentru a acomoda dimensiunea probei, iar proba poate fi montată orizontal sau vertical. În timpul scanării SVTP atât traductorul cât și reflectorul se mișcă împreună pentru colectarea datelor în diferite poziții. Există câteva avantaje în acest sistem alternativ. În primul rând reflectorul rămâne perpendicular pe direcția razelor și alinierea nu este afectată de introducerea și scoaterea probei. În al doilea rând din cauza distanței fixe dintre traductor și reflector, tw nu este o funcție de poziția de scanare.

În concluzie nu este nevoie de o scanare de „referință”; o singură măsurătoare a TOF pentru tw și o scanare „proba” poate fi suficientă pentru determinarea tuturor timpilor de zbor pentru construcția imaginilor vitezei, grosimii și profilului suprafeței. Această metodă poate fi aplicată atât la scanarea plăcilor plate cât și a cilindrilor circulari. O limită evidentă a acestui sistem este aceea că dimensiunea probei va fi limitată de lungimea buclei în formă de „U”. Reflectorul ar trebui să fie destul de mare pentru a intercepta în totalitate razele ultrasonore evitând efectele de margine.

Figura 4.7 – Focalizarea la suprafața plană și curbată

=== cap V – parte experimentala ===

CAPITOLUL V

PARTE EXPERIMENTALĂ

V.1. PRINCIPIUL METODEI

Controlul piesei sudate (P1) s-a realizat prin scanare automată cu un fascicol ultrasonic a îmbinării sudate inclusiv a zonelor afectate termic. S-au utilizat dispozitive mecanice de deplasare cu rezoluție ridicată și un sistem complet digital pentru emisia/recepția ultrasonică și achiziția datelor de amplitudine și timp de zbor (TOF), sincron cu scanarea domeniului investigat.

Rezoluția maximă de scanare este de 15mm/pas pentru axele Ox și Oy (translație).

Geometria utilizată la examinarea piesei sudate este prezentată în figura 5.1.

Figura 5.1. – Geometria de investigare

S-au utilizat două părți, având următoarele funcțiuni:

– poarta P1, declanșată pe alternanța pozitivă a ecoului de suprafață ES, monitorizează prezența unor discontinuități în piesa de investigat;

– poarta P2 este poziționată în jurul suprafeței inferioare a piesei pentru a monitoriza ecoul de fund EF.

Pentru fiecare din semnalele obținute pe fiecare din cele două porți se determină amplitudinea semnalului și variația în timp față de ecoul de suprafață (TOF). Imaginile US în amplitudine respectiv TOF sunt reprezentări ale acestor mărimi pentru fiecare din punctele suprafeței scanate.

Prin urmare pe imaginile US în amplitudine și în TOF se poate determina variația acestor mărimi pe suprafața scanată. Scăderea în amplitudine a ecoului de fund este determinată de scăderea energiei sonice incidente pe suprafața inferioară a probei. Datorită faptului că piesa a avut suprafețe plane, bine șlefuite, variația TOF a acestui ecou indică variații în viteza de propagare, determinate de variații de structură.

Pentru a studia influența parametrilor de microstructură asupra propagării undelor US este necesară achiziția semnalului de radiofrecvență. Acest semnal permite obținerea transformatei FOURIER a pulsului US și deci studiul dependenței spectrale a atenuării ultrasonice. Această funcție este realizată de programul ATV.VI. Datorită corecțiilor care sunt necesare a fost inclus și un modul pentru determinarea valorii vitezei de propagare din analiza semnalelor RF. La structura actuală a acestui program se pot adăuga ușor și alte module care permit calculul corecțiilor necesare pentru o configurație probă-traductor particulară.

La investigarea probei P1 s-a utilizat traductorul de imersie focalizat de tip KB-AEROTECH (F02702). Traductorul are frecvența nominală de 5MHz, elementul piezoelectric 0,5” și distanța focală în apă de 4”.

Pentru a determina distribuția câmpului acustic al traductorului s-a utilizat metoda reflectorului sferic baleiat (conform E-1065-87a). Traductorul a fost deplasat în două plane perpendiculare în fața unui reflector de oțel cu diametrul de 2mm.

V.2. DESCRIEREA SISTEMULUI EXPERIMENTAL

Schema bloc a montajului experimental este prezentată în figura 5.2.

Figura 5.2.

Acest sistem este compus din:

computer;

driver motoare pas cu pas realizat în cadrul laboratorului de control nedistructiv al Universității Ovidius;

instrument ultrasonic SONIC 137

placă de achiziție;

interfață software;

tanc de imersie;

traductor emițător/receptor US.

Mișcarea motoarelor se realizează cu ajutorul unui microcontroler PIC16F84. Legătura dintre microcontroler și computer se realizează cu ajutorul unei comunicații seriale bazată pe integratul MAX232.

Schema electrică a acestei legături este redată în figura 5.3.

Figura 5.3.

Conectarea unui microcontroler la PC prin

intermediul unei interfețe realizate cu MAX232

Placa de achiziție permite o deplasare pe trei direcții perpendiculare. Deplasarea maximă pe fiecare axă este de 250 mm.

Figura 5.4. – Schema electrică a plăcii de achiziție

Figura 5.5. – Schema de cablaj a plăcii de achiziție

Modele de aparate ultrasonice (defectoscoape).

Figura 5.6. – Defectoscoape

SONIC 137 este un aparat care permite realizarea unor scanări punctuale și transversale prin probă. Cele două scanări sunt denumite A-scan și B-scan. Cu ajutorul prelucrării software se poate realiza și o scanare C-scan.

A-scan este o metodă de scanare din care putem determina viteza ultrasunetelor, grosimea piesei și chiar prezența unor defecte. Ultima

determinare este restrânsă la determinarea existenței unui defect, fără a determina mărimea fizică a acestuia.

Figura 5.7. – Imaginea A-scan

B-scan este o metodă de scanare prin care putem obține informații despre profilul unei piese. Această metodă folosește metoda A-scan, SONIC 137 având incorporată o placă specială care face calcule pentru a afișa o imagine transversală a piesei studiate.

Figura 5.8. – Imaginea B-scan

C-scan este o metodă prin care se pot afișa informații asupra întregului volum al piesei scanate. Acest tip de scanare este posibil având un sistem de motorașe care să permită translația traductorului pe toate axele de coordonate x, y, z. Aplicația soft va trebui să cumuleze scanările de tip A-scan pentru a construi mai apoi imaginea tridimensională a piesei.

Figura 5.9. – Imaginea C-scan

=== Intoducere ===

INTRODUCERE

Dezvoltarea fără precedent a industriei, pe baza celor mai noi realizări ale științei și tehnicii, angajarea plenară în circuitul mondial al schimbului de bunuri materiale aduce în prim plan problema deosebit de complexă a calității produselor, atât sub aspectul ei funcțional, cât și sub aspectul execuției.

Problematica actuală asupra impunerii tehnicii de vârf în economia mondială, reclamă o investigare a noilor materiale de tehnologie avansată. De aceea cerințele crescânde ale standardelor și normelor internaționale de asigurarea a calității au impus, în examinarea nedistructivă valori superioare ale rezoluției determinărilor. Devine tot mai evident faptul că obținerea unor produse finite cu o largă și diversificată funcționabilitate și aplicabilitate, a unor componente cu o productivitate ridicată cu parametrii și caracteristici competitive, reprezintă o cerință acută a unei economii moderne și competitive.

Siguranța funcționării mașinilor și instalațiilor, în speță a structurilor sudate, trebuie să constituie un imbold activ asiduu și permanent în contextul actual, când omenirea construiește tot mai mult, mai economic și mai rapid. Pentru a garanta securitatea funcționării, specialistul trebuie să controleze sistematic; ignorarea controlului reprezintă astăzi o greșeală socială.

În producția de construcții metalice sudate, controlul de calitate ocupă o pondere însemnată. Pe plan mondial, în industria de automobile și avioane, de exemplu, indicele de control reprezintă 6÷10 % din costul produselor. În domenii de vârf ale industriei chimice, energetice și , în special, în execuția

echipamentelor pentru centrale nucleare, indicele de control variază în medie între 20 și 30 % din costul de fabricație. La cele arătate, trebuie avută în vedere și tendința de continuă extindere și universalizare a procedeelor de sudare ca principal mijloc de asamblare, care în momentul de față transformă în produse peste 30-35 % din producția actuală de oțel.

Chemat să concure cu maxim de eficiență la continua îmbunătățire a calității produselor, sub aspect intensiv, controlul îmbinărilor și structurilor sudate se impune într-o mare diversitate de ipostaze, începând cu verificarea pe faze de execuție, control final, omologarea tehnologiilor, verificarea periodică în timpul exploatării și terminând cu autorizarea sudorilor pe categorii de lucrări.

Introducerea metodelor de examinare nedistructivă la materiale și produse finite în scopul obținerii de informații cât mai exacte asupra structurii lor, reprezintă un rol important spre o calitate ridicată în economia unei întreprinderi. Această calitate superioară a produselor și materialelor finite este legată de concepția de fiabilitate și de reabilitate.

Cu dezvoltarea metodelor de examinare nedistructivă și cu obținerea de informații în timpul procesului de elaborare a produsului cât și la produsul finit, se poate cunoaște și interpreta în orice moment structura materialului și a produselor. Pe baza acestor informații se creează un criteriu de acceptabilitate atât pentru produsele finite cât și pentru etapele din procesul de producție. Aceste legături sunt prezentate schematic în figura 1.

Figura 1

Examinarea și evaluarea nedistructivã a proprietãțiilor materialelor cât și a modificãrilor microstructurale sunt benefice pentru securitatea, fiabilitatea și economia componentelor și structurilor. Totuși este important sã se cunoascã când și cum trebuiesc retrase materialele supuse degradãrii sau dacã se mai poate prelungi fucționarea lor. Cu o precizie ridicatã în determinarea proprietãților materialelor, analiza mecanicii ruperii poate determina dacã dimensinea defectului poate modifica structura internã; metodele nedistructive ajutã sã se efectueze mãsurãtori în situația proprietãților materialelor în toate punctele importante din structuri.

Informațiile obținute din controlul nedistructiv despre:

– posibilitățile de detectare ale defectului;

– localizarea defectului;

– orientarea defectului;

– natura defectului

împreună cu cunoașterea surselor și mecanismelor distrugerii materialului, ca de exemplu:

– defectele sau anomaliile macrostructurale;

– câmpurile de stress

– câmpurile termice legate de variația în structura materialului,

sunt necesare pentru a demonstra posibilitățile care există în prezent în:

– estimarea riscului ruperii;

– previziunea timpului de viață a componentelor;

– selecția materialelor.

Toate aceste posibilități dau naștere unei legături între proiectare, producție, service sub forma unei curbe închise.

Figura 2

Proiectantul cunoaște posibilitățile și limitele controlului nedistructiv pentru a stabili criteriul de acceptabiliate și a da fiecărui component produs, forma necesară pentru a fi executată în service.

Producția utilizează controlul nedistructiv pentru asigurarea nivelului necesar al calității, pe când service-ul are nevoie de control nedistructiv pentru a realiza reabilitarea, a privi la posibilele apariții a defectelor și de a fi siguri că comportamentul materialului va minimiza pericolul ruperii.