Материалдардағы дыбыс жылдамдығы: қалыңдық өлшеуге арналған кесте

Қалыңдық өлшегішке арналған дыбыс жылдамдығы — бұл бөлшек материалындағы ультрадыбыстың бойлық жылдамдығы. Evident кестесі бойынша ол 1020 болатта 5890 м/с, 302 тот баспайтын болатта 5740 м/с, алюминийде 6320 м/с және мыста 4660 м/с. Кестелік мәндер шамамен алынған: дәл өлшеу үшін жылдамдық сол материалдан жасалған үлгіде калибрлеу арқылы анықталады.

Қалыңдық өлшегішке дыбыс жылдамдығы не үшін керек

Ультрадыбыстық қалыңдық өлшегіш қалыңдықты емес, уақытты өлшейді. Ол импульстің қабырғадан өтіп, кері қайтуына неше микросекунд кететінін анықтап, уақытты Evident нұсқаулығындағы формула бойынша қалыңдыққа айналдырады:

T = V × t / 2, мұнда T — қалыңдық, V — материалдағы дыбыс жылдамдығы, t — барып-қайту уақыты.

Қалыңдық жылдамдыққа тура пропорционал. Егер аспапта нақты жылдамдықтан 2 % жоғары мән тұрса, барлық көрсеткіштер де 2 %-ға асып кетеді. Сондықтан Evident өлшеу дәлдігі калибрлеу дәлдігінен жоғары бола алмайтынын атап өтеді. Аспаптың өзі қалай жұмыс істейтіні «Ультрадыбыстық қалыңдық өлшегіш: жұмыс принципі және шектеулері» мақаласында түсіндірілген.

Дыбыстың бойлық жылдамдығы кестесі

Мәндер Evident-тің «Material Sound Velocities» кестесінен (қалыңдық өлшеу нұсқаулығының қосымшасы) алынған. Бұл бастапқы баптауға ыңғайлы типтік бойлық жылдамдықтар.

Металдар мен қорытпалар

Материал	м/с	дюйм/мкс
1020 болат (көміртекті)	5890	0,2320
4340 болат (легирленген)	5850	0,2300
302 болат (аустениттік тот баспайтын)	5740	0,2260
Алюминий	6320	0,2490
Мыс	4660	0,1830
Жез	4430	0,1740
Шойын (жұмсақ)	3500	0,1380
Шойын (қатты)	5600	0,2200
Никель (таза)	5630	0,2220
Инконель	5820	0,2290
Титан	6100	0,2400
Молибден	6250	0,2460
Вольфрам	5180	0,2040
Мырыш	4170	0,1640
Қалайы	3320	0,1310
Қорғасын	2160	0,0850
Цирконий	4650	0,1830
Бериллий	12900	0,5080
Темір оксиді (магнетит)	5890	0,2320

Пластиктер, композиттер және басқа материалдар

Материал	м/с	дюйм/мкс
Акрил (органикалық шыны, Perspex)	2730	0,1070
Люцит (Lucite)	2680	0,1060
Тығыздығы жоғары полиэтилен (HDPE)	2460	0,0970
Тығыздығы төмен полиэтилен (LDPE)	2080	0,0820
Поливинилхлорид (ПВХ)	2395	0,0940
Полистирол	2340	0,0920
Нейлон	2600	0,1020
Полиамид	2200	0,0870
Шыны пластик	2740	0,1080
Графит/эпоксид композиті	3070	0,1200
Резеңке (полибутадиен)	1610	0,0630
Силикон	1485	0,0580
Кремний	9620	0,3790
Алмаз	18000	0,7090

Сұйықтықтар

Материал	м/с	дюйм/мкс
Су (20 °C)	1480	0,0580
Глицерин	1920	0,0760
Мотор майы	1740	0,0690

Сұйықтықтағы жылдамдық, мысалы, иммерсиялық датчиктермен және кідіріс сызықтарымен жұмыс істегенде қажет, ал глицерин мен су — кең таралған байланыс сұйықтықтары.

Жылдамдық неге үлгіде калибрленеді

Evident кестені тікелей жалпы бағдар деп атайды. Нақты бөлшектегі жылдамдық кестелік мәннен айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін, себебі оған мыналар әсер етеді:

• химиялық құрам мен микроқұрылым;
• түйірлер немесе талшықтар бағыты;
• кеуектілік;
• температура.

Шашырау құйма металдарда, шыны пластикте, пластиктер мен композиттерде ең үлкен. Құймаларда жылдамдық салқындау жылдамдығының әртүрлілігі мен түйір анизотропиясына байланысты нүктеден нүктеге өзгеруі мүмкін, шыны пластикте — шайыр мен талшық қатынасының өзгеруіне байланысты. Мұндай материалдарда «кесте бойынша» баптау қатені іс жүзінде міндетті түрде береді.

Evident бойынша екі нүктелі калибрлеу

1. Бөлшекпен бірдей материалдан жасалған, қалыңдығы дәл белгілі екі үлгі алыңыз. Олар сатып алынған эталон болуы міндетті емес, бірақ материал және мүмкіндігінше беттің тазалығы сәйкес келуі керек.
2. Қалыңдықтар қатынасы — кемінде 2:1, оңтайлысы 5:1 және одан жоғары. Екі қалыңдық та сіз өлшейтін диапазонда болуы керек.
3. Қалың үлгіде жылдамдықты калибрлеп, оның нақты қалыңдығын енгізіңіз.
4. Жұқа үлгіде нөлді калибрлеп, оның қалыңдығын енгізіңіз.
5. Аралық қалыңдықтағы үлгіде көрсеткішті тексеріңіз.

Қатені қалай тануға болады: егер қате қалыңдықпен бірге өссе, жылдамдық дұрыс емес; егер барлық сатыларда көрсеткіштер бірдей шамаға ығысса, нөл дұрыс емес. Екі жағдайда да калибрлеу қайталанады. Бұл үшін сатылы үлгі ыңғайлы, бірақ стандартты емес материал үшін үлгілерді сол материалдың өзінен жасаған дұрыс.

Жаңа калибрлеу материал немесе датчик ауысқанда, сондай-ақ бөлшек температурасы айтарлықтай өзгергенде жасалады.

Температура дыбыс жылдамдығын қалай өзгертеді

Evident деректері бойынша барлық материалдардағы дыбыс жылдамдығы температураға тәуелді:

• қызғанда жылдамдық әдетте азаяды, суығанда артады;
• қату және балқу кезінде ол секіріспен өзгереді;
• пластиктер мен резеңкеде бұл әсер металдар мен керамикаға қарағанда әлдеқайда күшті.

Практикалық қорытынды: жылдамдықты өлшеу жүргізілетін температурада калибрлеу керек. Ыстық құбырды бөлме температурасында жасалған баптаумен өлшесе, қате көбіне айтарлықтай болады. Пластиктер мен резеңке үшін Evident жұмыс температурасында калибрлеуді міндетті деп атайды.

Ыстық беттер туралы: кәдімгі түйіспелі датчиктер шамамен 50 °C-тан жоғары температурада зақымданады, ал шамамен 100 °C-тан жоғары арнайы жоғары температуралы байланыс сұйықтықтары қажет. Толығырақ — «Құбыр қабырғасының қалыңдығын ультрадыбыспен қалай өлшеуге болады» мақаласында.

Қандай аспапты таңдау керек

Дыбыс жылдамдығы кез келген ультрадыбыстық қалыңдық өлшегішке енгізіледі, айырмашылық — аспап қандай датчиктер мен режимдерді қолдайтынында.

• Болат құбырлар мен ыдыстардың коррозиясы — 45MG: базада екі элементті датчиктер, жылдамдықты баптау диапазоны 0,508–18,699 мм/мкс, SE опциясымен — біріктірілген (бір элементті) датчиктер.
• Біріктірілген датчиктермен дәл өлшеу, көп қабатты материалдар, жабын арқылы өлшеу — 39DL PLUS.

Модельдерді салыстыру — «Қай Olympus қалыңдық өлшегішін таңдау керек» мақаласында, міндетке сай таңдау — қалыңдық өлшегіш таңдау шеберінде. KEG TRK Қазақстанда Evident (Olympus) қалыңдық өлшегіштерін жеткізеді. Бағасы сұраныс бойынша.

Дереккөздер

• Evident. Material Sound Velocities — бойлық жылдамдықтар кестесі және шашырау туралы ескерту.
• Evident. Theory of Operation — T = V × t / 2 формуласы, температура әсері.
• Evident. Velocity and Zero Calibration — екі нүктелі калибрлеу.
• Evident. Factors Affecting Measurement — құйма металдардағы, шыны пластиктегі, пластиктердегі жылдамдық шашырауы.
• Evident. How to Use Ultrasonic Thickness Gauges in Special Conditions — температура және дыбыс жылдамдығы.