UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTN DE AREQUIPAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

PRIMERA PRCTICA DE LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES

ENSAYO NO DESTRUCTIVO: ULTRASONIDO

ALUMNOS:COILA PANCCA JUAN JOSEHUANCO ANCO JESUS

PROFESOR:ING. QUISPE AMPUERO GUIDO

2014AREQUIPA-PERU

ENSAYO NO DESTRUCTIVO: ULTRASONIDO

I. OBJETIVO Reconocer y aprender a utilizar el equipo para la inspeccin por ultrasonido y calibracin del mismo. Reconocer medidas de espesores por medio del equipo de medicin de espesores. Observar la realizacin de la prueba por ultrasonido utilizando distintos tipos de palpadores como el palpador haz normal y el palpador de haz angular. Aprender a detectar por medio de ondas ultrasnicas posibles defectos y discontinuidades internas en piezas metlicas o unidas por un cordn de soldadura.

II. INTRODUCCIONEste mtodo se basa en la medicin de la propagacin del sonido en el medio que constituye la pieza a analizar y tiene aplicacin en todo tipo de materiales. Sus distintas tcnicas permiten su uso en dos campos de ensayos no destructivos: Control de calidad y Mantenimiento preventivo, siendo en esta ltima especialidad muy utilizados en la aeronutica por su precisin para determinar pequeas fisuras de fatiga en, por ejemplo, trenes de aterrizaje, largueros principales, blocks de motores, bielas, etc. La manifestacin de estas y otro tipo de fallas es la INTERPRETACION, generalmente en un osciloscopio, lo cual lo distingue de otros mtodos, ya que no nos presenta un cuadro directo de las fallas, como en el caso de las pelculas radiogrficas. Esto trae aparejado que los resultados de este ensayo no constituyan de por si un DOCUMENTO OBJETIVO sino una INFORMACION SUBJETIVA, cuya fidelidad no puede comprobarse sin recurrir, a menudo, a otros medios. Por lo tanto requiere un conocimiento profundo, tanto de las bases del mtodo como del dominio de la tcnica, por parte del operador.

III. FUNDAMENTO TEORICO

El ultrasonido es utilizado para el ensayo no destructivo de los materiales, se aplica para conocer el interior de un material o componentes al procesar la trayectoria de la propagacin de las ondas sonoras.

Tiene diferentes aplicaciones a nivel de ingeniera e industria ya que trabaja con principios fsicos que generan un conocimiento preciso acerca del material de estudio.Los equipos de ultrasonido que se utilizan actualmente permiten detectar discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas, dependiendo del tipo de palpador utilizado y de lasfrecuenciasque se seleccionen dentro de un rango que va desde 0.25 hasta 25 MHz. Las ondas ultrasnicas son generadas por un cristal o un cermico piezoelctrico denominado transductor y que tiene la propiedad de transformar la energa elctrica en energa mecnica y viceversa. Al ser excitado elctricamente el transductor vibra a altas frecuencias generando ultrasonido. Las vibraciones generadas son recibidas por el material que se va a inspeccionar, y durante el trayecto la intensidad de la energa snica se atena exponencialmente con la distancia del recorrido. Al alcanzar la frontera del material, el haz snico es reflejado, y se recibe el eco por otro (o el mismo) transductor. Su seal es filtrada e incrementada para ser enviada a unosciloscopioderayos catdicos.

Los principales parmetros que deben ser controlados en unsistemaultrasnico son: Sensibilidad. Es la capacidad de un transductor para detectar discontinuidades pequeas.Resolucin. Es la capacidad para separar dossealescercanas en tiempo o profundidad.Frecuencia central. Los transductores deben utilizar en su rango de frecuencia especificado para obtener una aplicacin ptima.Atenuacin del haz. Es la perdida de energa de una onda ultrasnica al desplazarse a travs de un material. Las causas principales son la dispersin y la absorcin.

TransductoresEs el medio por el cual la energa elctrica se convierte en energamecnica( ondas sonoras ) o viceversa. Opera debido al efecto piezoelctrico, el cual consiste en que ciertos cristales cuando se tensionan, se polarizan elctricamente y generan voltaje elctrico entre las superficies opuestas. Esto es reversible en el sentido de que al aplicar un voltaje a travs las caras de un cristal, se produce una deformacin del mismo. Este efecto microscpico se origina por las propiedades de simetra de algunos cristales.

Tipos De Palpadores Palpador de contacto. Se coloca directamente en la superficie de prueba aplicandopresiny un medio de acoplamiento. Se fabrica para inspecciones de haz recto. Para proteger el transductor de la abrasin, se cubre con un material duro como el xido dealuminio.Palpadores de haz recto. Emite ondas longitudinales con frecuencias de 0.5 a 10 MHz. Se emplea generalmente para la inspeccin de piezas en las que se puede colocar directamente la unidad de prueba sobre el rea deinterslas discontinuidades son paralelas a la superficie de contacto. Tambin es til en la deteccin de discontinuidades y en lamedicinde espesores.

Palpadores de incidencia angular. Genera ondas de corte, de superficie y de placa. Se construye acoplando una unidad de haz recto a una de las caras de una zapata deplstico, al cual presenta determinado ngulo de refraccin. Se emplea n los equipos de pulso eco y su aplicacin es casi exclusiva en la deteccin de discontinuidades orientadas perpendicularmente a la superficie de prueba.Tipos de palpadores angulares. De acuerdo a su tamao frecuencia, forma, tipo eintercambiabilidadde la zapata. Tienen marcado en la zapata el ngulo de refraccin del sonido dentro del material de prueba, los ngulos comerciales para elaceroson 35, 45, 60, 70, 80, 90 grados.

AcoplanteLiquido ms o menos viscoso que se utiliza para permitir el paso de las ondas del transductor a la pieza bajo examinacin, ya que las frecuencias que se utilizan para materiales metlicos no se transmiten en elaire.Caractersticas Del Lquido Acoplante:

Humectabilidad. ( capaz de mojar la superficie y el palpador ) Viscosidad adecuada. Baja atenuacin. ( que el sonido se transmita al 100% ) Bajo costo. Removible. No toxico. No corrosivo. Impedancia acstica adecuada.Tipos De Acoplantes:

Agua Aceite Grasa Glicerina Vaselina

Reflexin

Cantidad de energa ultrasnica que es reflejada al incidir en una interfase acstica.Leyde reflexin. El ngulo de onda reflejada es igual al ngulo de la onda incidente de la misma especie.

Refracin

Se lleva a cabo cuando un haz ultrasnico pasa de un medio a otro, siendo su velocidad del medio diferente entre s y cambia la direccin en relacin con la direccin de incidencia.Ley de refraccin. Elcambiode direccin de la onda refractada, acercndose en la normal a su superficie de separacin de ambos medios, depende de la velocidad del sonido en el segundo medio sea menor o mayor que en el primer medio.

PATRONES DE CALIBRACIN

La accin de calibracin se refiere a un acto de evaluacin y ajuste de la precisin de medida del equipo. En lo que respecta a ensayos ultrasnicos se utilizan variados mtodos de calibracin ya que es un ensayo que se basa en la comparacin.Primeramente la electrnica del equipo se debe calibrar para asegurar su funcionamiento y diseo. Esta operacin generalmente es realizada por el fabricante ya sea en el proceso de fabricacin como en el servicio post-venta.Luego hay una calibracin que se debe realizar por el usuario previo al ensayo. Esta calibracin incluye el setup del equipo, el cabezal, y el testeo del setup para validar los niveles deseados de precisin.CaractersticasVentajas Alto poder de penetracin, lo que permite la deteccin de defectos profundos en la parte. De alta sensibilidad, que permite la deteccin de defectos extremadamente pequeas. Mayor precisin que otros mtodos no destructivos en la determinacin de la profundidad de defectos internos y el espesor de las piezas con superficies paralelas. Alguna capacidad de estimar el tamao, la orientacin, forma y naturaleza de los defectos. No es peligroso para las operaciones o personal cercano, y no tiene ningn efecto sobre el equipo y los materiales en los alrededores. Ser capaces de funcionar porttil o altamente automatizado.Desventajas Funcionamiento manual requiere una cuidadosa atencin por tcnicos experimentados Se requiere conocimiento tcnico extenso para el desarrollo de los procedimientos de inspeccin. Las piezas que son speras, de forma irregular, muy pequea o delgada, o no homognea son difciles de inspeccionar. La superficie debe ser preparada por la limpieza y la eliminacin de escamas sueltas, pintura, etc, a pesar de que la pintura se adhiere correctamente a la superficie no tiene que ser eliminado. Se necesitan acopladores para proporcionar una transferencia eficaz de la energa de ondas ultrasnicas entre los transductores y las partes que se inspecciona menos que se utilice una tcnica sin contacto. Tcnicas sin contacto incluyen lser y transductores acsticos electromagnticos.IV. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

Equipo de ultrasonido: ecgrafo industrial Palpadores Bloque de calibracin Acoplante (de glicerina)

V. PROCEDIMIENTO

Se procede a armar el equipo y seleccionar un palpador adecuado, este ensayo es puramente de calibracin del ecgrafo industrial.

El generador de pulsos induce al transmisor de pulsos el cual exita al cristal del cabezal, este corto pulso elctrico normalmente tiene un voltaje pico de cientos de voltios. El mismo generador tambin activa la base de tiempos horizontal en el osciloscopio por medio de un circuito de tiempo de retardo. La deflexin vertical del osciloscopio (TCR, Tubo de rayo catdicos) se alimenta con un amplificador y un rectificador de pulsos recibidos desde la pieza. La longitud de la medicin que se observa en la pantalla puede variar alterando la velocidad de la base de tiempo.Las deflexiones verticales se producen cada vez que el cabezal est sujeto a una tensin elctrica propia de la recepcin.Cuando se opera con cabezales de doble cristal el transmisor se encuentra separado del receptor, por lo tanto estos ambos cristales poseen cables y conexiones diferentes. En estos casos los equipos poseen circuitos de proteccin que aseguran que los altos voltajes del transmisor no daen al receptor.

Se procede a utilizar el patrn de calibracin, este patrn tiene medidas estandarizadas como las que se muestra en la figura.

Con el equipo de ultrasonido, ecgrafo industrial, se procede a realizar la calibracin, previamente utilizando el acoplante, el cuan sirve como un medio de antireflexin de las ondas de sonido.

Nuestro ecgrafo debe presentar las medidas presentes en el instrumento de calibracin.

VI. CONCLUSIONES

Los ensayos nos destructivos permiten conocer con anterioridad a que una pieza falle, los posibles defectos e imperfecciones presentes. La importancia y gran ventaja de los ensayos no destructivos es que permiten realizar las pruebas sin deteriorar ni maltratar la pieza y arrojando informacin valiosa de su estado.

Dentro de la soldadura se practican mucho este tipo de pruebas, ya que permiten evaluar de manera muy precisa los acabados superficiales y sub-superficiales y encontrar los defectos en el procedimiento.

Los ensayos no destructivos requieren personal calificado y con experiencia, pues no es posible realizar estas pruebas nicamente teniendo disponibilidad de los equipos.