Immersioultraäänitutkimuksen kehittäminen

Teräksenvalmistajilta edellytetään jatkuvasti panostusta laadun ja laadunvarmistuksen kehittämiseen. Teräksen laatu ja puhtaus korostuvat varsinkin silloin, kun terästä käytetään vaativiin käyttökohteisiin, kuten autoteollisuuden tarpeisiin. Ultraäänitarkastusmenetelmää käytetään laadun-varmistuksessa teräksen sisävikojen etsimiseen. Ultraäänitarkastuksessa lähetetään suuritaajuuksista ääntä kappaleeseen. Ääni etenee materiaalissa ja heijastuu erilaisista epäjatkuvuuskohdista. Luotaimeen palaavaa ääntä analysoimalla saadaan tietoa teräksestä ja sen sisävioista. Ultraäänitarkastuksen ongelmana on vian tyypin määrittäminen hankaluus sekä herkkyys tutkittavan materiaalin aineominaisuuksille. Työn tavoitteena oli immersioultraäänitarkastuksen kehittäminen sovellettuna teräksenvalmistajan tarpeisiin. Materiaalin aineominaisuuksista tutkittiin seostuksen vaikutusta. Teräslajit tarkastettiin valssitilaisena, karkaistuna ja normalisoituna. Lisäksi tutkittiin kappaleen pinnankarheuden ja -muodon vaikutusta tarkastukseen. Vikatyyppien tunnistamisen mahdollisuuksia ultra-äänitarkastuksessa selvitettiin käyttäen FFT- taajuusanalyysiä. Erilailla lämpökäsitellyillä teräslajeilla näytti eniten tuloksiin vaikuttavan terästen raekoko. Valssitilaisilla teräksillä raekoko on suuri, jolloin ultraääni vaimenee voimakkaasti teräksessä. Huomattavaa kuitenkin oli, että mikäli lämpö-käsittelyillä ei teräksen raekokoa saada juuri pienennettyä, ei myöskään vaimeneminen vähene. Tämän vuoksi lämpökäsittely ei välttämättä ole aina tarpeellinen valmisteltaessa ultraääninäytteitä. Fourier’n taajuusanalyysissä huomattiin olevan eroavaisuuksia verrattaessa huokosista ja sulkeumista palaavien kaikujen taajuusspektrejä. Näiden tulosten perusteella näyttäisi olevan mahdollista käyttää FFT- menetelmää ultraääni-tarkastuksessa vikojen luokitteluun.

A continuous investment in developing quality and quality assurance is a requirement for steel producers. The quality and purity of steel are emphasized especially when steel is used in demanding applications, as for example in the vehicle industry. Ultrasonic testing is used in quality assurance when searching for internal defects in steels. The method of ultrasonic testing is based on emitting high frequency sound into the inspected object. The sound advances in the materia and reflects from various discontinuities. The reflected sound returns to the ultrasonic probe and by analyzing these echoes, information is received from the inspected object and internal defects of the steel. The problem of ultrasonic inspection is how the defects are identified, and also the sensitivity to the characteristics of the inspected material. The main objective of this work was to develop the method for immersion ultrasonic testing for needs of the steel producer. Firstly the influence of different alloying was inspected. The different steel grades were inspected as rolled, tempered and normalized. Secondly, the influence of the surface condition and form of the test sample were inspected. To find out the possibility to recognize different flaws in ultrasonic testing the FFT- frequency analysis was used. When inspecting differently alloyed steels, the grain size seemed to have a clear effect to the results. The grain size in rolled steels are big, and thus ultrasound is attenuated drastically in such steel. It was however noticeable, that unless the reduction of the grain size wasn't achieved with heat treatment, neither was the attenuating of ultrasound diminished. Thus heat treatment shouldn't always be used when samples for ultrasound testing are prepared. When using Fourier's frequency analysis it was noticed, that there are differences in the frequency spectrum when comparing the reflections from pores and inclusions. On the basis of this result it seems possible to use the FFT- procedure in ultrasonic testing to classify different flaws.