Kỹ thuật đo độ dày vật liệu bằng máy đo độ dày siêu âm

Đo chiều dày vật liệu bằng sóng siêu âm là một phương pháp kỹ thuật kiểm tra không phá huỷ ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp. Phương pháp này giúp xác định chính xác độ dày của các vật liệu từ một mặt mà không cần phải cắt hay phá huỷ sản phẩm. Máy đo độ dày siêu âm, với sự phát triển của công nghệ, đã mang đến những thiết bị nhỏ gọn, dễ sử dụng và cho kết quả đo chính xác cao. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp thông tin chi tiết về các ứng dụng, nguyên lý hoạt động cũng như những lưu ý khi sử dụng máy đo độ dày siêu âm.

Ứng dụng của công nghệ đo chiều dày vật liệu bằng sóng siêu âm

Kỹ thuật đo chiều dày vật liệu bằng sóng siêu âm đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kiểm tra chất lượng các sản phẩm kim loại, nhựa, gốm, thuỷ tinh và các vật liệu tổng hợp khác. Những thiết bị đo độ dày siêu âm hiện nay có thể đo được nhiều loại vật liệu khác nhau, từ kim loại, nhựa cho đến sợi thuỷ tinh, gốm, và cả thuỷ tinh. Các ứng dụng này rất quan trọng trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm, đặc biệt là trong ngành công nghiệp sản xuất và chế tạo.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của máy đo độ dày siêu âm là trong kiểm tra các sản phẩm kim loại, nhựa đùn, các lớp vỏ của các vật liệu có cấu trúc nhiều lớp. Các sản phẩm này thường yêu cầu độ chính xác cao về chiều dày để đảm bảo chất lượng và khả năng sử dụng lâu dài. Máy đo độ dày siêu âm còn có thể đo các mực chất lỏng và mẫu sinh học mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc của vật liệu.

Nguyên lý đo lực hút sử dụng từ trường để xác định độ dày của lớp sơn

Điểm đặc biệt của phương pháp đo độ dày sơn knày là khả năng đo không phá huỷ, nghĩa là không cần phải cắt hay phân đoạn mẫu vật liệu, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Tuy nhiên, các vật liệu như gỗ, giấy, bê tông hay các sản phẩm bọt không thể đo bằng sóng siêu âm thông thường.

Ứng dụng của máy đo độ dày siêu âm trong ngành sản xuất

Máy đo độ dày siêu âm hiện nay đã trở thành công cụ không thể thiếu trong ngành sản xuất và chế tạo, đặc biệt là trong kiểm tra chất lượng của các lớp vật liệu như thép, nhựa, sợi thuỷ tinh, và gốm. Các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không, xây dựng, và điện tử đều áp dụng công nghệ này để kiểm tra các bộ phận, đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu về độ bền và chất lượng.

Trong ngành xây dựng, máy đo độ dày siêu âm được sử dụng để kiểm tra độ dày của các kết cấu bê tông, kim loại trong các công trình cầu, đường hay nhà máy. Công nghệ này giúp phát hiện ra những vấn đề như mài mòn hoặc hư hỏng trong cấu trúc kim loại mà không cần phải tháo dỡ các bộ phận, từ đó tiết kiệm chi phí và thời gian bảo trì.

Nguyên lý hoạt động máy đo độ dày vật liệu bằng sóng siêu âm

Máy đo độ dày siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý sóng âm truyền qua vật liệu và phản xạ từ bề mặt đối diện trở lại đầu dò. Để hiểu rõ hơn về nguyên lý này, chúng ta cần nắm bắt cách thức mà sóng âm di chuyển và được đo đạc qua các vật liệu.

Quá trình truyền và phản xạ sóng âm

Sóng siêu âm là dạng năng lượng âm có tần số cao hơn khả năng nghe của con người, thường nằm trong dải tần từ 500 KHz đến 20 MHz. Khi đầu dò của máy đo độ dày siêu âm phát ra sóng âm, sóng này sẽ truyền qua vật liệu cho đến khi gặp phải một mặt phân cách (ví dụ như bề mặt của vật liệu) và phản xạ trở lại. Sóng phản xạ sẽ quay lại đầu dò, và từ đó thiết bị tính toán độ dày của vật liệu.

Elcometer 456 là máy đo độ dày lớp phủ rời (separate type) với đầu dò rời.

Máy đo độ dày siêu âm sẽ đo thời gian mà sóng âm cần để di chuyển qua vật liệu và phản xạ lại. Sử dụng công thức tính toán đơn giản, thiết bị có thể tính toán độ dày của vật liệu. Công thức tính toán cơ bản là:

Trong đó:

T là chiều dày của vật liệu.

V là vận tốc âm trong vật liệu kiểm tra.

t là thời gian truyền sóng.

Thông qua việc đo đạc thời gian truyền sóng âm và biết trước vận tốc âm trong vật liệu, máy đo sẽ đưa ra kết quả chính xác về chiều dày của vật liệu.

Công nghệ đầu dò siêu âm và các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo

Máy đo độ dày siêu âm sử dụng đầu dò gồm các biến tử áp điện để phát ra và thu sóng âm. Đầu dò này sẽ được đặt tiếp xúc với vật liệu cần đo, và sóng âm sẽ được truyền qua vật liệu. Khi sóng âm gặp mặt phân cách giữa hai vật liệu có mật độ khác nhau, nó sẽ phản xạ lại. Sóng phản xạ được đầu dò thu lại và chuyển thành tín hiệu điện, từ đó máy đo tính toán và hiển thị chiều dày vật liệu.

Các yếu tố như chất tiếp âm, nhiệt độ của vật liệu và loại vật liệu cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả đo. Do đó, việc sử dụng chất tiếp âm thích hợp và hiệu chuẩn máy đo với vật liệu cần kiểm tra là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác.

Máy đo độ dày sơn của Defelsko đo chính xác cao

Những lưu ý khi đo độ dày vật liệu bằng sóng siêu âm

Mặc dù đo độ dày vật liệu bằng sóng siêu âm là một phương pháp không phá huỷ hiệu quả, nhưng có một số yếu tố cần lưu ý để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo. Đầu tiên, vận tốc âm trong vật liệu là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến kết quả đo. Các vật liệu khác nhau có vận tốc âm khác nhau, và vận tốc này có thể thay đổi đáng kể khi nhiệt độ của vật liệu thay đổi.

Lựa chọn chất tiếp âm phù hợp

Chất tiếp âm giữa đầu dò và vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến kết quả đo. Vì sóng âm không thể truyền trực tiếp qua không khí, nên cần sử dụng một chất tiếp âm để đảm bảo sóng âm truyền qua một cách hiệu quả. Các chất tiếp âm phổ biến như glycerin, propylene glycol, nước, dầu, và gel có thể được sử dụng. Lượng chất tiếp âm chỉ cần đủ để lấp đầy khe hở giữa đầu dò và bề mặt vật liệu.

Phương pháp đo độ dày lớp phủ bằng các máy PosiTector 200

Hiệu chuẩn thiết bị đo độ dày siêu âm

Một yếu tố quan trọng khác là việc hiệu chuẩn thiết bị đo độ dày siêu âm. Để đảm bảo độ chính xác cao, thiết bị đo cần được hiệu chuẩn với vật liệu cụ thể mà bạn muốn đo. Máy đo độ dày siêu âm thường có chế độ hiệu chuẩn để điều chỉnh theo các đặc tính của vật liệu, từ đó cho ra kết quả chính xác nhất.

Kết luận

Máy đo độ dày siêu âm là một công nghệ tiên tiến và không thể thiếu trong việc kiểm tra chất lượng các sản phẩm vật liệu trong nhiều ngành công nghiệp. Việc sử dụng máy đo độ dày siêu âm giúp giảm thiểu chi phí, thời gian và đảm bảo độ chính xác trong việc đo độ dày của các vật liệu mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc của chúng. Để đạt được kết quả chính xác nhất, người sử dụng cần lưu ý đến các yếu tố như hiệu chuẩn thiết bị, lựa chọn chất tiếp âm và vận tốc âm trong vật liệu cần đo.