بخشی از مقاله
چکیده
ماشین آلات، دستگاه ها و ابزار ها و قطعاتی که امروزه در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند بسیار پیچیده و گران قیمت اند و لذا استفاده از روش های بازرسی ای که حداکثر قابلیت اطمینان را تأمین نمایند امری لازم و ضروری است. آزمون فراصوتی از روش های بازرسی غیر مخرب است که با گسترش روز افزون نیاز ها برای یافتن عیوب داخلی قطعه بدون صدمه زدن به قطعه و یافتن اطلاعات از قطعات و مواد تشکیل دهنده یک هندسه مورد استفاده قرار میگیرد.
در این راستا یکی از مواردی که لازم است در این حوزه بررسی شود و تاثیر قابل توجهی در صنایع دارد توانایی تشخیص ضخامت روکش های بکار رفته در قطعات بعنوان پوشش است که با جنس و اهداف متفاوتی بکار میروند. در این مقاله تلاش شده با استفاده از شبیه سازی المان محدود این موضوع بررسی شده و حداقل ضخامت قابل تشخیص با پروب فراصوت با فرکانس مرکزی مشخص برای یک قطعه فولادی با روکش پلیمری بررسی شود. لزوم تحقیقات گسترده تر و تلاش برای یافتن الگو های با دقت مناسب و قابل اعتماد از نیاز های ضروری این حوزه است.
مقدمه
یکی از بستر های مهم که زمینه کار تحقیقاتی گسترده ای داشته و نیازی ضروری در حوزه آزمون غیر مخرب فراصوت است بدست آوردن یک معیار و دستور العمل برای تخمین روکش های روی قطعات است.
امروزه قطعات بسیاری در دستگاه ها و ابزار های مختلفی مشاهده میشوند که برای بالا بردن استحکام آنها، جلوگیری از خوردگی و... روکش میشوند که بدست آوردن اطلاعات مهمی همچون ضخامت آنها و جنس آنها بدون وارد شدن صدمه به قطعه دستاورد مهمی برای صنایع و کارشناسان محسوب میشود. بدلیل شرایط سخت وجود سیگنال های مزاحم در لایه های نازک پوشش و مباحث ناحیه دور و نزدیک در این زمینه کمتر کار شده ولی در عین حال بسیار لازم و مفید است.
در این مقاله تلاش شده تا با استفاده از شبیه سازی در حوزه المان محدود بتوانیم ضخامت فولاد با پوشش پلیمری را بدست آوریم. با توجه به ضخامت عموما کم روکش یکی از مشکلات مهم پیش رو، انتشار موج در قطعه پلیمری است که تداخل امواج در شبیه سازی دوبعدی با محور متقارن - - axisymmetric به وضوح قابل درک است. در حین شبیه سازی سعی شد تا از لایه تطابق امپدانس هم با فرض بهبود و کمک به سیکنال ها استفاده شود که بدلیل مسائل و مشکلات پیش آمده از این موضوع صرف نظر شده است. در مجموع تلاش شده تا با حداقل کردن نویز ها و بهبود خروجی ها نتایج بهتری حاصل شود ضمن اینکه برای قابل اعتماد بودن این بررسی ها تلاش شده است.
روش تحقیق
شبیه سازی رفتار موج و هندسه قطعه در اباکوس انجام شده است و روش حل دینامیکی صریح با توجه به هندسه دو بعدی قطعه - مدلسازی - axisymmetric و ساده سازی حل مساله استفاده شده است. از استهلاک موج صرف نظر شده و بازتاب امواج از مرز ها و کف قطعه و تفرق امواج در نظر گرفته و بررسی شده اند.
شکل -1 هندسه مدلسازی شده برای قطعه فولادی با روکش پلیمری که در کف آن قرار گرفته است.
هندسه ما یک قطعه استوانه ای فولادی است که با توجه به ناحیه دور و نزدیک و ملاحظات مربوطه 12میلیمتر ضخامت دارد و در کف آن پوشش 3 میلیمتری پلیمری قرار دارد.هر دو ماده فولاد و پلیمر - Polyurethane - به صورت همسانگرد درنظر گرفته شده اند. خواص فولاد و پلیمر در جداول زیر ارائه شده است:
جدول -1 خواص قطعه فولادی
برای مشاهده سیگنال ها، با توجه به شرایط هندسی و تحریک، دو نقطه روی محور axisymmetric بعنوان سنسورتعریف شده است که در شکل 1 بصورت دو نقطه قرمز رنگ هم قابل رویت است که دو سنسور لازم قرار گرفته در پایین و بالای قطعه میباشند.سنسور یک گره از مدل است که جابجایی آن در اثر عبور سیگنال ها بررسی میشود.
لازم به ذکر است طبق پژوهش مقاله[1] برای گرفتن یک نقطه و گره بعنوان سنسور با توجه به اینکه نسبت دامنه های سیگنال های پشتی برای تمام گره های پروب یکسان است. پس اگر سیگنال رسیده به یک گره بررسی شود، گویی تمام سطح پروب بررسی شده است.
اندازه المان ها یک دهم طول موج فرض شدند و استقلال از مش بندی - اندازه المان - در شبیه سازی و تحلیل در نظر گرفته شده است. در شبیه سازی از المان های مربعی استفاده کردیم و در هندسه قطعه فرض کردیم پوشش پلیمری در زیر قطعه فولادی قرار گرفته است - چیزی که در بسیاری از قطعات و ابزار در صنایع مشاهده شده است.
