Na rysunku przedstawiono sposób wykrywania wad odlewniczych przy pomocy defektoskopii ultradźwiękowej metodą
A. fali stojącej.
B. rezonansu.
C. cienia.
D. echa.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2021 (arkusz M.37-SG-21.01).
Na tym schemacie pokazano defektoskopię ultradźwiękową metodą echa, czyli klasyczną metodę impulsowo-odbiciową. Głowica wysyła krótki impuls fali ultradźwiękowej do odlewu, a potem odbiera sygnały odbite od granic ośrodków: od tylnej ścianki oraz od nieciągłości, np. pęcherza gazowego, rzadzizny, jamy skurczowej, pęknięcia albo wtrącenia. Jeżeli w materiale nie ma wady, na ekranie defektoskopu zwykle widać echo dna, czyli sygnał od przeciwległej powierzchni. Gdy fala trafi na wadę, część energii odbija się wcześniej i pojawia się dodatkowy impuls przed echem dna. Z położenia tego impulsu można określić głębokość wady, a z jego amplitudy wnioskować o jej wielkości, choć moim zdaniem trzeba tu uważać, bo kształt i ustawienie nieciągłości bardzo wpływa na wynik. W praktyce badanie wykonuje się z użyciem sprzęgacza, po kalibracji toru pomiarowego na wzorcu i zgodnie z dobrą praktyką opisaną m.in. w normach PN-EN ISO 16810 oraz PN-EN 12680 dla odlewów stalowych. To ważna metoda kontroli jakości odlewów, bo pozwala wykryć wady wewnętrzne bez niszczenia wyrobu.
Rysunek nie przedstawia metody cienia, rezonansu ani fali stojącej, chociaż te pojęcia też pojawiają się przy badaniach ultradźwiękowych i łatwo je pomylić. Metoda cienia, nazywana też prześwietlaniem ultradźwiękowym, polega zwykle na ustawieniu nadajnika po jednej stronie badanego elementu, a odbiornika po drugiej. Wada jest wtedy rozpoznawana przez osłabienie sygnału przechodzącego przez odlew, czyli jakby rzuca cień akustyczny. Na pokazanym schemacie widać jednak odbicie impulsu i dodatkowy sygnał od nieciągłości, a nie porównywanie sygnału po przejściu przez całą grubość. Rezonans działa inaczej: wykorzystuje zjawisko wzrostu amplitudy przy określonych częstotliwościach, często do pomiaru grubości lub oceny warstw, a nie do typowego lokalizowania wad na podstawie czasu powrotu impulsu. Fala stojąca też wiąże się z interferencją fal padających i odbitych, ale sam fakt, że fala się odbija, nie oznacza jeszcze metody fali stojącej. Typowy błąd myślowy polega na tym, że ktoś widzi na rysunku fale i piki na ekranie, więc kojarzy to ogólnie z rezonansem albo interferencją. W defektoskopii odlewów najważniejsze jest jednak, co mierzymy: w metodzie echa mierzymy czas powrotu odbicia od wady i od dna elementu. Dlatego taki zapis sygnału, z echem od nieciągłości przed echem dna, jednoznacznie pasuje do metody echa.