نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

ایجاد روشی برای آزمون فراصوتی قطعات ساخت افزایشی پلیمری به‌منظور عیب‌یابی شیار به‌روش روبش B

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکدۀ مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 دانشکدۀ هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران
10.30494/jndt.2026.592472.1177
چکیده
ساخت افزایشی یکی از فناوری‌های نوین تولید است که قطعات را به‌صورت لایه‌به‌لایه ایجاد می‌کند. در میان روش‌های مختلف این فناوری، روش روزن‌رانی مادۀ پلیمری یکی از متداول‌ترین فرایندهای ساخت قطعات پلیمری محسوب می‌شود. با وجود مزایای فراوان این روش، احتمال ایجاد عیوب در حین تولید اجتناب‌ناپذیر است. ازاین‌رو، ارزیابی و پایش سلامت قطعات، شامل تعیین خواص مواد و شناسایی عیوب متداول، همچنان به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. علاوه‌بر‌این، توسعۀ روش‌هایی برای ارزیابی سامانه‌های آزمون نامخرب ویژۀ قطعات ساخت افزایشی پلیمری نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، به‌منظور توسعۀ روشی برای ارزیابی فراصوتی قطعات پلیمری، یک سامانۀ روبشگر روبش B طراحی و ساخته می‌شود. ابتدا، سرعت امواج فراصوت در قطعات اندازه‌گیری شد تا موقعیت دقیق عیوب بر اساس خواص آکوستیکِ سنجیده‌شده، تعیین گردد. سرعت امواج فراصوت ۲۱۶۵ متر بر ثانیه با خطای اندازه‌گیری کمتر از ۱ درصد تعیین شد که نشان‌دهنده دقت بالای اندازه‌گیری است. سپس، از عیبِ شیار (ناچ) موجود در بلوک کالیبراسیون استاندارد V1 به عنوان مرجعی برای طراحی شیارهای مصنوعی در قطعات پلیمریِ تولیدشده به روش ساخت افزایشی (AM)، استفاده شد. بدین ترتیب، عیوب مصنوعیِ ایجادشده، با شیارهایی معادلِ شیارهای موجود در بلوک کالیبراسیون مرجع، شبیه‌سازی شدند و عیوب مرجعی برای ارزیابی قابلیت بازرسی فراصوتیِ قطعات پلیمریِ تولیدشده به روش ساخت افزایشی فراهم گردید. در ادامه، عملکرد پروب‌های فراصوت و توان تفکیک آن‌ها بر اساس ویژگی‌های بلوک مرجع ارزیابی، شد. سپس آزمون‌های فراصوتی با استفاده از هر دو روش تماسی و غوطه‌وری انجام گرفت تا این دو روش با یکدیگر مقایسه و اعتبارسنجی شوند. در نهایت، عملکرد روش B-scan غوطه‌وری برای مکان‌یابی شیارهایی با ابعاد مختلف ارزیابی شد و سرعت اسکن خطی مناسب در محدوده ۱۶ تا ۲۴ میلی‌متر بر دقیقه (با میانگین ۲۰ میلی‌متر بر دقیقه) به عنوان محدوده عملیاتی بهینه برای سیستم توسعه‌یافته، تعیین گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development of an Ultrasonic Testing Method for B-Scan Detection of Notch in Polymer Additively Manufactured Components

نویسندگان English

Alireza Bagheri-Bami 1
Ramin Shabani 2
1 Department of mechanical Engineering, K. N. Toosi university of technology, Tehran, Iran.
2 Department of Aerospace Engineering, The Shahid Sattari University of Aeronautical Engineering, Tehran, Iran.
چکیده English

Additive manufacturing (AM) is an emerging manufacturing technology in which components are fabricated layer by layer. Among the various additive manufacturing techniques, polymer material extrusion is one of the most widely used processes for producing polymer components. Despite the numerous advantages of this process, the occurrence of defects during manufacturing is inevitable. Therefore, the assessment and monitoring of component integrity, including the determination of material properties and the detection of common defects, still require further investigation. In addition, the development of evaluation methods for nondestructive testing systems specifically designed for AM polymer components is of considerable importance. In this study, a mechanized B-scan system was designed and developed to establish an ultrasonic testing method for the evaluation of polymer components. First, the ultrasonic wave velocity in the components was measured to determine the accurate location of defects based on the measured acoustic properties. The ultrasonic wave velocity was measured as 2165 m/s, with a measurement error of less than 1%, indicating a high level of measurement accuracy. Then, the notch defect in the standard V1 calibration block was used as a reference for designing artificial notches in AM polymer components. In this way, the artificial defects introduced during the fabrication of the components can be represented by notches equivalent to those in the reference calibration block, thereby providing reference defects for evaluating the ultrasonic inspection capability of AM polymer components. Subsequently, the performance of the ultrasonic probes and their resolution capability were evaluated according to the characteristics of the reference block. Ultrasonic tests were then performed using both contact and immersion techniques to compare and validate the two methods. Finally, the performance of the immersion B-scan method was evaluated for locating notches with different dimensions, and an appropriate linear scanning speed in the range of 16–24 mm/min, with an average value of 20 mm/min, was determined as the optimal operating range of the developed system.

کلیدواژه‌ها English

Additive manufacturing
Polymer
Ultrasonic testing
Defect B scan

  • تاریخ دریافت 27 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 25 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405