Một câu kết luận
Máy đo chiều dày siêu âm chỉ đo một việc: sóng âm đi khứ hồi trong chi tiết mất bao nhiêu thời gian. Chiều dày là “tính” ra theo vận tốc âm biết trước, do đó vận tốc âm đặt sai, số đọc sai —— đây là nguồn gốc của tuyệt đại đa số sai số đo siêu âm.
Công thức và ba ý nghĩa của nó
Công thức số đọc là: Chiều dày = vận tốc âm c × thời gian khứ hồi Δt ÷ 2. Chia 2 vì sóng âm đi một vòng khứ hồi. Công thức đơn giản này mang lại ba ý nghĩa kỹ thuật:
- Vận tốc âm phải là đại lượng biết trước. Thép ~5900m/s, nhôm ~6320m/s, đồng ~4700m/s, thủy tinh ~5600m/s, thủy tinh hữu cơ ~2730m/s. Vật liệu khác, vận tốc âm khác.
- Sai số đặt vận tốc âm truyền sang số đọc theo tỷ lệ 1:1. Vận tốc âm lệch 2%, chiều dày cũng lệch 2%. Đo chi tiết 100mm sẽ sai 2mm.
- Máy phải có chức năng “hiệu chuẩn vận tốc âm”. Cách làm chuẩn là dùng một khối chuẩn cùng vật liệu, biết trước chiều dày, để tính ngược ra vận tốc âm, rồi dùng cho đo chi tiết.
Sự phân công với máy đo chiều dày lớp phủ
| Máy đo chiều dày siêu âm | Máy đo chiều dày lớp phủ (cảm ứng từ / dòng điện xoáy) | |
|---|---|---|
| Đo cái gì | Chiều dày bản thân vật liệu nền / kết cấu | Chiều dày lớp phủ (lớp bao phủ) |
| Số đọc điển hình | Thành ống 8.2mm | Màng sơn 320μm |
| Cần tiếp xúc vật liệu nền không | Cần (tiếp xúc trực tiếp qua chất dẫn âm) | Không cần, chỉ tiếp xúc bề mặt lớp phủ |
| Thói quen đơn vị | mm (milimet) | μm hoặc mil |
| Điểm chung | Đều là đo không phá hủy, đều không làm hỏng chi tiết |
Tại sao cần chất dẫn âm
Sóng âm truyền tốt trong vật rắn, nhưng suy giảm cực nhanh trong không khí. Giữa đầu dò và chi tiết dù chỉ có lớp không khí vài chục micromet, sóng âm cũng bị phản xạ gần như toàn bộ. Tác dụng của chất dẫn âm (couplant) chính là loại bỏ lớp không khí này, “dẫn” sóng âm vào chi tiết.
- Chi tiết kim loại thông thường: chất dẫn âm gốc nước hoặc dầu, glycerol, dầu máy;
- Bề mặt nhám, mặt đứng, mặt trên: dùng chất dẫn âm độ nhớt cao;
- Chi tiết nhiệt độ cao: dùng chất dẫn âm chuyên dụng chịu nhiệt;
- Bề mặt không thể nhiễm bẩn (như chi tiết còn lớp sơn nguyên vẹn): có thể dùng ghép khô hoặc chọn đầu dò tần số thấp.
Khi nào đọc không ra số
- Chi tiết quá mỏng: thấp hơn vùng trường gần của đầu dò, echo mặt trước và echo mặt sau chồng lên nhau, không tách được. Cần chế độ siêu mỏng hoặc đầu dò đơn tinh thể;
- Bề mặt trong ăn mòn, cáu cặn nặng: echo tán xạ, số đọc nhảy hoặc xuất hiện nhiễu echo nhiều lần;
- Chi tiết composite có vận tốc âm chênh lệch lớn: như gang, vật liệu composite, vận tốc âm không đều;
- Bán kính cong bề mặt quá nhỏ: diện tiếp xúc đầu dò không đủ, cần đầu dò đường kính nhỏ.
Các model tương ứng trong dải sản phẩm Dongru
Dòng máy đo thành vật liệu nền của Dongru có 5 model đang bán, theo năng lực tăng dần: DR83A (0.9-300mm, màn hình màu 2.8 inch) và DR85A (0.85-400mm) là loại phổ thông; DR86A (0.55-500mm, ±(0.5%H+0.05)mm) là loại độ chính xác cao dải lớn; DR87A (0.55-500mm và hỗ trợ xuyên 3-30mm) là loại xuyên qua lớp phủ; DR89S (0.15-300mm, đơn/twin tinh thể tùy chọn) là loại chuyên siêu mỏng.
Các hiểu lầm thường gặp
- ❌ “Máy đo chiều dày siêu âm cũng đo được lớp phủ” —— chế độ thường đo tổng chiều dày chi tiết (gồm lớp phủ). Muốn loại trừ lớp phủ phải dùng chế độ xuyên qua lớp phủ (Echo-Echo), xem bài liên quan.
- ❌ “Không cần đặt vận tốc âm, máy tự nhận diện” —— một số model cung cấp định sẵn vật liệu thường gặp, nhưng gang, hợp kim, vật liệu composite bắt buộc phải đo thực tế hiệu chuẩn vận tốc âm.
- ❌ “Chất dẫn âm dùng vaseline tạm được” —— vaseline dùng được cho thép, nhưng sẽ làm bẩn một số bề mặt, và khác biệt lớn về đặc tính trong điều kiện làm việc nhiệt độ cao thấp, nên chọn theo điều kiện làm việc.