Tự động hóa việc đánh giá cấu trúc hạt của vật đúc gang cầu sử dụng đo lường siêu âm

Cơ sở của ứng dụng

Xác nhận cấu trúc hạt trong vật đúc gang dẻo bằng cách đo tốc độ siêu âm một cách tự động.

Gang dẻo là vật liệu đúc có thành phần sắt-carbon với cấu trúc carbon ở dạng hạt than chì. Các hạt than tròn trong tinh thể sắt tạo nên tính dẻo và có khả năng chống lại ứng suất cao hơn khi so sánh với than chì (như trong gang xám) và do đó khó hình thành các vết nứt hơn trên vật liệu này.

Các phụ kiện quan trọng trong ô tô được đúc từ gang dẻo và phải được kiểm tra để xác minh tỷ lệ phần trăm chính xác của các hạt. Nếu một chi tiết quan trọng cho an toàn có lỗi, nó có thể dẫn đến thiệt hại và trong trường hợp xấu nhất là xảy ra thương vong. Các nhà sản xuất vật đúc thường sử dụng một phương pháp thử nghiệm phá hủy (phân tích cấu trúc vi mô) để xác minh thành phần chính xác của các mẫu. Phân tích cấu trúc vi mô thường được tiến hành trong phòng thí nghiệm luyện kim và chỉ được tiến hành trên một mẫu nhỏ của tổng sản lượng.

Khẳng định cấu trúc hạt trong vật đúc bằng cách đo tốc độ siêu âm thông qua hệ thống tự động

Một thuật toán được sử dụng để xác định vận tốc và độ dày của phần vật liệu từ ba dữ liệu: TOF1, TOF2 và TOF3 (Hình 1). Không cần biết độ dày của chi tiết khi cần xác định vận tốc vật liệu. Miễn là chi tiết được đặt đúng vị trí, hệ thống sẽ tự động phát hiện và đo được vận tốc. Dữ liệu từ quá trình này sau đó được gửi đến PLC.

Giao diện người dùng dễ sử dụng với hướng dẫn vận hành từng bước thông qua quy trình hiệu chuẩn và cho phép đo tự động với kết quả rõ ràng. Giao diện người dùng dựa trên nguyên tắc GO / NOGO, cho phép giám sát chặt chẽ các kết quả có tính hệ thống.

Ngoài việc đo tốc độ sóng âm, cũng có thể sử dụng đầu dò siêu âm để xác minh một số tính năng đúc nhất định, chẳng hạn như độ dày của thành vật liệu hoặc để phát hiện khuyết tật bên trong.

Sử dụng phép đo vận tốc siêu âm, có thể kiểm tra cấu trúc hạt của 100% các chi tiết được sản xuất. Bằng cách so sánh tương quan giữa kết quả đo vận tốc siêu âm với kết quả từ các chi tiết đã được kiểm tra phá hủy và điều chỉnh hệ thống bằng cách sử dụng vật đúc có cấu trúc hạt đã biết, các chi tiết sản xuất ra có thể được kiểm tra và đo vận tốc so với các giá trị vận tốc đặt trước để thiết lập giới hạn Chấp nhận hay Loại bỏ. Ngoài việc đo vận tốc sóng âm, cũng có thể sử dụng các đầu dò siêu âm xung-vọng để xác minh các tính năng đúc nhất định hoặc để phát hiện các khuyết tật.

Phương pháp phổ biến nhất để thực hiện đo vận tốc là sử dụng các kết cấu cơ khí giữ đầu dò và kiểm tra chính xác trong bể nhúng. Đầu dò siêu âm được cấu hình ở chế độ pitch-catch (hoặc truyền qua) và thời gian bay (TOF) giữa các tín hiệu phản hồi thu được được đo và tốc độ âm cũng như độ dày vật liệu sẽ được tính toán. Vận tốc và độ dày được đo tại một vị trí mà âm thanh có thể được truyền qua hai bề mặt song song với đầu dò.

Việc định vị chính xác các bộ phận liên quan đến đầu dò siêu âm là rất quan trọng đối với sự thành công của ứng dụng này. Mỗi chi tiết được kiểm tra (bao gồm các mẫu tiêu chuẩn tham chiếu) phải được giữ ở cùng một vị trí so với đầu dò. Hình dạng của tất cả các phần được kiểm tra phải giống nhau và các mẫu chuẩn tham chiếu phải giống nhau.

Mặc dù một số khách hàng vẫn dựa vào người lao động để kiểm tra thủ công, hầu hết các xưởng sản xuất khối lượng lớn sử dụng các thiết bị gắp và đặt với kết cấu cơ khí để đưa các bộ phận vào thiết bị kiểm tra và sau đó lấy và phân loại các chi tiết dựa trên kết quả kiểm tra. Tín hiệu từ hệ thống siêu âm cho phép các chi tiết được phân loại Chấp nhận hay Từ chối và được tự động sắp xếp. Trong nhiều trường hợp, các bộ chi tiết bị Từ chối được kiểm tra lại để đảm bảo rằng sự Từ chối không phải do định vị hoặc sai sót trong quy trình kiểm tra.

Hình 1. Ba chế độ đo thời gian truyền âm (TOF) qua vật liệu đúc cần được kiểm tra.

Giao diện người dùng dễ sử dụng hướng dẫn người vận hành từng bước thông qua quy trình hiệu chuẩn và cho phép đo tự động với kết quả rõ ràng. Giao diện người dùng dựa trên nguyên tắc GO / NOGO, cho phép kết quả

Giao diện phần mềm trực quan

Khẳng định cấu trúc hạt trong vật liệu gang dẻo bằng cách đo tốc độ siêu âm thông qua một hệ thống tự động

Hình 2. Giao diện người dùng của hệ thống GO / NOGO hiển thị vận tốc và quét A của chi tiết được kiểm tra. Các giá trị của vận tốc và độ dày được hiển thị rõ ràng cùng với thông báo cảnh báo màu xanh lá cây và màu đỏ cho các chi tiết được chấp nhận hoặc bị từ chối.
Hình 3. Giao diện giống như Hình 2, nhưng với màn hình A-scan của một chi tiết đạt yêu cầu.
Hình 4. Hiển thị giao diện người dùng được sử dụng để phát hiện lỗi giữa các mặt trước và mặt sau của một chi tiết. Cấu hình này cũng hiển thị cảnh báo GO / NOGO nếu gặp khuyết tật.

Thiết bị của Olympus với 2 cấu hình có 2 kênh và có 4 kênh; cả hai đều bao gồm thiết bị FOCUS PX, phần mềm vận tốc chuyên dụng và bảng điều khiển I / O kỹ thuật số:

  • FPX-CUSTOM-Velocity 2ch-A (Q7750139)
  • FPX-CUSTOM-Velocity 4ch-A (Q7750148)

Khi bạn có nhu cầu cần kiểm tra cấu trúc hạt của gang dẻo, chúng tôi cũng có thể cung cấp các tủ công nghiệp tích hợp giải pháp kiểm tra để sử dụng trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.

Sản phẩm sử dụng trong bài viết