INDICE: 1. OBJETIVOS
2. DESCRIPCION DEL MATERIALES
EQUIPO DE ULTRASONIDO PALPADOR ACOPLANTE BLOQUE PATRON
3. CALIBRACION
4. APLICACIÓN DE LA TECNICA
5. CONCLUSIONES
6. BIBLIOGRAFIA
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1. OBJETIVOS:
Aprender la aplicación del Método de Ultrasonido. Ser capaz de poder calibrar un equipo de ultrasonido. Ser capaz de un adecuado uso del bloque patrón para calibrar.
2. DESCRIPCION DEL MATERIALES
EQUIPO DE ULTRASONIDO :
MARCA: KRAUTKRAMER 58R
PALPADOR:
MARCA: BRITEK BC-55 Diámetro = 0.5 pulg. Frecuencia = 5 MHz
Es el medio por el cual la energía eléctrica se convierte en energía mecánica (ondas sonoras) o viceversa. Opera debido al efecto piezoeléctrico, el cual consiste en que ciertos cristales cuando se tensionan, se polarizan eléctricamente y generan voltaje eléctrico entre las superficies opuestas. Esto es reversible en el sentido de que al aplicar un voltaje a través las caras de un cristal, se produce una deformación del mismo. Este efecto microscópico se origina por las propiedades de simetría de algunos cristales
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Material
Eficiencia como transmisor
Eficiencia como receptor
Sensibilidad
Poder de resolución
Características mecánicas
Cuarzo
Mala
Mediana
Escasa
Optima
Buena
Sulfato de litio
Mediana
Buena
Buena
Optima
Soluble en agua
Titanato de bario
Buena
Mediana
Optima
Mediana
Frágil
Metaniobato de bario
Buena
Mediana
Optima
Optima
Buena
Zirconato titanato de plomo
Buena
Mediana
Optima
Mediana
Buena
Elección del transductor o
o
o
Clase de cristal. Con la elección de cada clase de cristal se puede variar el poder resolutivo y la sensibilidad de los transductores. Diámetro del cristal. Entre mayor sea el diámetro del cristal se obtiene una mayor profundidad de penetración, asimismo una mayor longitud en un c ampo cercano y una menor divergencia. Frecuencia. Con la elección de una mayor frecuencia se obtiene mayor posibilidad para la identificación de discontinuidades pequeñas, mayor longitud de campo cercano, mayor poder resolutivo, menor profundidad de penetración y mínima divergencia.
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MATERIALES PIEZOELECTRICOS MATERIAL
VENTAJAS
DESVENTAJAS
CUARZO
Se obtiene a partir de cristales naturales. Posee excelentes características estabilidad térmica, química y eléctrica. Es muy duro y resistente al desgaste así como al envejecimiento.
Receptor más eficiente. Facilidad de obtener una amortiguación acústica óptima. Mejor poder de resolución. No envejece. Es poco afectado por la interferencia en el modo de conversión.
Sufre interferencias en el modo de conversión Es el menos eficiente de los generadores de energía acústica. Requiere alto voltaje para su manejo a bajas frecuencias. Se debe emplear a temperaturas menores de 550 °C, pues por arriba de ésta pierde sus propiedades piezoeléctricas.
SULFATO DE LITIO
Se obtienen por sinterización y se polarizan durante el proceso de fabricación. Se consideran como los generadores más eficientes de energía ultrasónica cuando CERÁMICOS POLARIZADOS operan a bajos voltajes de excitación. Prácticamente no son afectados por la humedad Algunos pueden emplearse hasta temperaturas de 300 °C.
Es muy frágil Soluble en agua Se debe emplear a temperaturas menores de 75 °C.
Resistencia mecánica relativamente baja, En algunos casos existe interferencia en el modo de conversión. Presentan tendencia al envejecimiento. Además poseen menor dureza y resistencia al desgaste que el cuarzo.
Problemas de acoplamiento y amortiguación. Su empleo está limitado a frecuencias menores de 15 MHz, debido a su baja resistencia mecánica y alta impedancia acústica. Presenta interacción entre varios modos de vibración. La temperatura de su punto Curie es de 115 – 150 ° C.
TITANATO DE BARIO
Es un buen emisor debido a su elevado modulo piezoeléctrico.
METANIOBATO DE BARIO
Presenta un módulo piezoeléctrico elevado lo que lo califica como buen emisor. Posee excelente estabilidad térmica, similar al cuarzo, lo que le permite ser empleado a altas temperaturas. Posee un elevado coeficiente de amortiguación interna, por lo que se considera como el mejor material para generar impulsos cortos.
ZIRCONATO TITANATO DE PLOMO
Se considera como el mejor emisor por su alto modulo piezoeléctrico.
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Presenta una baja frecuencia fundamental y una mala resistencia mecánica, por lo que se aplica principalmente a frecuencias altas. Presenta interacción entre varios modos de vibración.
Sin embargo, es el más difícil de amortiguar por su alto coeficiente de deformación. Se recomienda su empleo cuando existen problemas de penetración.
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ACOPLANTE:
Marca: UT-X POWDER
Un acoplador es un material que sirve como un medio para la transmisión de las ondas sonoras. Por lo general, el gel acoplante es una forma de agua basado en la sustancia, o una pasta compuesta de aceites o productos químicos tales como grasa. Se coloca en contacto físico con un transductor que recibe las señales de audio en el aire y, a continuación coberteras en impulsos eléctricos para la transmisión. Para que la cantidad de sonido que se transmite entre dos medios a través de una superficie límite sea lo mayor posible, la diferencia de sus impedancias acústicas debe de ser muy pequeña como indica el coeficiente de transmisión T. Si aplicamos directamente el palpador sobre la pieza, existirá un mal contacto físico entre sus superficies como consecuencia de sus rugosidades y tendremos aire entre ambas superficies. Como la impedancia acústica del aire es muy pequeña en comparación con la del metal y del cristal piezoeléctrico, el coeficiente de transmisión T será muy pequeño, lo que nos indica que no existirá continuidad acústica entre pieza y palpador. Por este motivo se hace necesario emplear una sustancia acoplante, que siempre tendrá una impedancia mayor que la del aire. El acoplamiento acústico debe de ser uniforme, existiendo en todo momento un espesor acoplante entre palpador y pieza. Si presionamos excesivamente el palpador, podemos producir la rotura de la película y el acoplamiento acústico será defectuoso. Para que esto sea posible los acoplantes deberán ser siempre sustancias líquidas de una cierta viscosidad, que garantice la resistencia y tenacidad de la película y con propiedades lubricantes. Asimismo, el acoplante debe ser homogéneo y estar libre de partículas sólidas y burbujas, no debe alterar al metal base y debe ser fácilmente eliminable.
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Los acoplantes más empleados son los siguientes: aceite lubricante (SAE 20 ó SAE 30), glicerina, benceno, pastas acoplantes (cola celulósica), siliconas, soluciones jabonosas o agua con aditivos humectantes.
BLOQUE PATRON:
Los bloques patrón son los dispositivos de longitud materializada más precisa que existe y es, además, donde inicia la diseminación de la unidad de longitud hasta sus últimas consecuencias (producto final). Desde su invención hasta nuestros días, los bloques patrón han evolucionado en sus características de diseño y construcción e inclusive deben cumplir con la norma internacional ISO 3650. Los requerimientos de los Bloques Patrón de Longitud (BPL) son: o o o o o o
Exactitud dimensional y geométrica (longitud, paralelismo y planitud). Capacidad de adherencia con otros bloques patrón (acabado superficial). Estabilidad dimensional a través del tiempo. Resistencia al desgaste. Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes. Resistencia a la corrosión.
HISTORIA DEL BLOQUE PATRON:
En los albores del siglo XIIX, el científico sueco Christopher Polhem elaboro una barra que contaba con diferentes de espesores e introdujo una nueva tecnología en la industria del hierro. Podía obtenerse combinando un conjunto de pequeños bloques patrón con diferentes tamaños; basado en este principio, construyo un juego de bloques patrón compuesto de 111 piezas con el cual podría formar cualquier longitud dentro del rango de 2 a 202 mm en incrementos de 1 µm (200 000 combinaciones). Estas piezas tienes una sección transversal rectangular y se denominan bloques patrones rectangulares (tipo Johansson). En 1918 William E. Hoke, del entonces National Bureau of Standars (NBS) de Estados Unidos actualmente NIST, diseño un bloque patrón con una sección transversal cuadrada y con un agujero en el centro. Este tipo de bloques es ampliamente utilizado en Estados Unidos debido a su facilidad de manejo y se denomina bloques patrón cuadrado. ENSAYO DE UL TRA SONI DO Se me st re 2 0 1 2 -A
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Sirve para aplicar el método de ultrasonido para determinar ciertas características de los materiales tales como:
Velocidad de propagación de ondas. Tamaño de grano en metales. Presencia de discontinuidades (grietas, poros, laminaciones, etc.) Adhesión entre materiales. Inspección de soldaduras. Medición de espesores de pared.
Como puede observarse, con el método de ultrasonido es posible obtener una evaluación de la condición interna del material en cuestión. Sin embargo, el método de ultrasonido es más complejo en práctica y en teoría, lo cual demanda personal calificado para su aplicación e interpretación de indicaciones o resultados de prueba TIPOS DE BLOQUES PATRON – ESPECIFICACIONES:
Los dibujos que continúan se refieren a los siguientes tipos: N° 1: Según Norma D.I.N. 54120.
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N° 2: Para verificación de micropalpadores.
N° 3: De distancia para palpadores angulares.
N° 4: Para palpadores normales y angulares de asiento cilíndrico, tipo taller.
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N° 5: Para palpadores normales tipo taller.
N° 6: Para palpadores normales y angulares tipo taller.
N° 7: Para palpadores especiales cónicos (angulares) y normales para punta de eje.
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3. CALIBRACION:
Calibración del tipo de material a ensayar Tipo de onda Velocidad de propagación
Calibración de la frecuencia
Calibración de la base de tiempos Calibración del retardo Palpador de haz longitudinal Palpador de haz angular
Calibración de la sensibilidad
Curva de corrección Amplitud Distancia Procedimiento Evaluación de discontinuidades Diagrama Amplitud-Distancia Ejemplos de la curva CAD
Diagramas AVS Diagramas universales Tamaño de discontinuidades Cálculo del diámetro equivalente
4. APLICACIÓN DE LA TECNICA: a. Colocamos el palpador sobre el bloque patrón echado para calcular el espesor que es de 25 mm.
Nuestro resultado fue de 27.17 mm. El porcentaje de error es: ENSAYO DE UL TRA SONI DO Se me st re 2 0 1 2 -A
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b. Colocamos el palpador sobre el bloque parado para calcular la altura que es de 100 mm.
Nuestro resultado fue de 103.4 mm. El porcentaje de error es:
c. Movemos el palpador hacia la derecha hasta que aparezcan tres ondas distintas de 100, 85 y 91 mm de altura.
Nuestro resultado fue de 103.4, 88.52 y 94.27 mm respectivamente. Los porcentajes de error son:
respectivamente.
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%y
%,
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5. CONCLUSIONES:
En este ensayo se logró captar un mayor conocimiento acerca del uso, los componentes, la calibración de ensayo por ultrasonido; además que el ultrasonido también puede determinar el espesor, extensión y grado de corrosión de un material.
Con los conocimientos obtenidos en este experimento podemos decir que el ultrasonido es un tipo de ensayo que tiene un gran campo de aplicación como en la industria para el control de calidad de los materiales.
6. BIBLIOGRAFIA: http://www.cnrt.gov.ar/ultrasonido/ND%201.html http://www.monografias.com/trabajos14/ultrasonido/ultrasonido.shtml http://inspeccionyensayos.blogspot.com/2008/11/ultrasonido-los-libertadores.html http://html.rincondelvago.com/materiales-de-ingenieria.html http://www.buenastareas.com/ensayos/Que-Es-Un-Bloque-Patron/777705.html http://www.buenastareas.com/ensayos/Bloques-Patron/150472.html http://es.scribd.com/doc/71995627/16/Acoplantes
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