حلول الفحص بالموجات فوق الصوتية للكشف عن العيوب الداخلية في أجزاء CNC

المقدمة: لماذا تحتاج الأجزاء المُشغَّلة باستخدام CNC إلى فحص العيوب الداخلية؟

في التصنيع الدقيق، لا تعتمد جودة الأجزاء على الدقة البُعدية وتشطيب السطح فحسب، بل تعتمد بشكل أكبر على سلامة البنية الداخلية. كمهندسين في Neway، نلاحظ كثيرًا في أعمال ضبط الجودة اليومية أن حتى الأجزاء المُشغَّلة باستخدام CNC والتي تبدو مثالية بصريًا قد تحتوي على عيوب داخلية كامنة مختلفة. هذه العيوب المخفية تشبه القنابل الموقوتة التي قد تؤدي إلى حالات فشل كارثية بمجرد دخول الأجزاء إلى الخدمة.

إن متطلبات الاعتمادية لمكوّنات الصناعة الحديثة تستمر في الارتفاع، خاصة في القطاعات الحرجة مثل الطيران والفضاء، والأجهزة الطبية، ومعدات الطاقة. حتى مسام صغيرة أو شق دقيق داخل المادة قد يتسبب في فشل كامل للنظام. لذلك، من الضروري تطبيق طرق فعّالة للاختبار غير الإتلافي لإجراء “فحص صحي” شامل للأجزاء. ومن بين العديد من تقنيات الاختبار، أصبح الاختبار بالموجات فوق الصوتية خيارنا المفضل لاكتشاف العيوب الداخلية بفضل ما يتمتع به من مزايا فريدة.

شرح تقنية الاختبار بالموجات فوق الصوتية (UT): المبادئ والمزايا

كيف يعمل الاختبار بالموجات فوق الصوتية؟

يعتمد المبدأ الأساسي للاختبار بالموجات فوق الصوتية على سلوك انتشار الموجات الصوتية عالية التردد داخل المواد. فعندما تنتقل الموجات فوق الصوتية عبر مادة متجانسة، فإنها تحافظ على اتجاهها وطاقتها. وعند اصطدامها بواجهة بها عيب داخلي، ينعكس جزء من طاقتها الصوتية. ومن خلال تحليل هذه الإشارات المنعكسة، يمكننا تحديد موقع العيوب الداخلية وحجمها وطبيعتها بدقة عالية.

في مختبرنا، يتكوّن نظام الاختبار بالموجات فوق الصوتية بشكل أساسي من مسبار موجات فوق صوتية، ومولّد نبضات، ووحدة استقبال، ووحدة عرض للإشارات. يعمل المسبار كمرسل ومستقبل للموجات الصوتية في الوقت نفسه، ويتم ربطه بسطح الجزء باستخدام مادة ربط (Couplant) لضمان انتقال صوتي جيد. بعد دخول الموجات إلى الجزء، تنتشر داخل المادة وتُوَلِّد أصداء عند مواجهة واجهات مختلفة للمواد. يتم تضخيم هذه الأصداء ومعالجتها وعرضها على شكل مخططات موجية على الشاشة، ويقوم الفنيون ذوو الخبرة بتفسير خصائص هذه الموجات لتقييم جودة البنية الداخلية للجزء بدقة.

ما المزايا الفريدة للاختبار بالموجات فوق الصوتية مقارنةً بالأشعة السينية والفحص بالجسيمات المغناطيسية؟

مقارنةً بطرق الاختبار غير الإتلافي الأخرى، يقدم الاختبار بالموجات فوق الصوتية مزايا لا يمكن الاستغناء عنها. أولًا، قدرته الممتازة على الاختراق: حيث يمكن لـ UT اكتشاف العيوب الداخلية في القطع الكبيرة المطروقة والمكوّنات ذات الجدران السميكة التي قد تكون تقنيات الأشعة السينية محدودة فيها. ثانيًا، يتمتع الاختبار بالموجات فوق الصوتية بحساسية عالية تجاه العيوب المستوية، ويمكنه التعرف بشكل موثوق على الانقطاعات الحرجة مثل الشقوق أو مناطق عدم الانصهار التي تكون عمودية على حزمة الموجة الصوتية.

من ناحية الحساسية، يمكن لـ UT اكتشاف عيوب صغيرة جدًا، ويمكنه نظريًا تحديد إشارات ذات قطر مكافئ يصل إلى نصف الطول الموجي فقط. بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة الاختبار بالموجات فوق الصوتية غالبًا محمولة وذات تكلفة مقبولة ولا تولد أخطارًا إشعاعية. هذه الميزات تجعل UT جزءًا لا غنى عنه في نظام ضمان الجودة الخاص بنا ضمن خدمات التشغيل الدقيق.

أنواع العيوب الداخلية الشائعة في المكوّنات المُشغَّلة باستخدام CNC

مسامية الانكماش والتخلخل

توجد هذه العيوب بشكل رئيسي في المسبوكات وبعض أنواع المطارق (القطع المطروقة). أثناء تشغيل السبائك الفائقة، قد تتكوّن مسامية انكماش وتخلخل بسبب الانكماش الحجمي أثناء عملية التصلب. تؤدي هذه العيوب إلى تقليل الخواص الميكانيكية بشكل كبير، وتميل إلى أن تكون نقاط بدء لتكوّن شقوق إجهادية تحت الأحمال الدورية.

الشقوق الداخلية والشوائب غير المعدنية

قد تنشأ الشقوق الداخلية من عيوب معدنية في المادة الخام أو تُستحدث أثناء التشغيل متعدد المحاور بسبب تحرير الإجهادات المتبقية. أما الشوائب غير المعدنية مثل الأكاسيد والكبريتيدات فتُدخَل عادةً أثناء عملية صناعة الفولاذ. في تشغيل سبائك التيتانيوم و تشغيل الفولاذ المقاوم للصدأ، يمكن لهذه الشوائب أن تُضعِف مقاومة التآكل وقوة التحمل للإجهاد بشكل كبير.

عدم الانصهار والمسامية

في المكوّنات المُصنَّعة بالإضافة (التصنيع الإضافي) والمكونات الملحومة، يُعد عدم الانصهار من العيوب العملية الشائعة. أثناء تصنيع النماذج الأولية و الإنتاج منخفض الحجم، قد تتكوّن مسامية بسبب وجود غازات في المواد أو بسبب معلمات عملية غير مناسبة. هذه العيوب تقلل من مساحة المقطع الحامل للحمل وتسبب تركّز الإجهاد أثناء الخدمة.

حلول Neway للاختبار بالموجات فوق الصوتية وعملية الخدمة

الخطوة الأولى: الاستشارة المسبقة ووضع خطة مخصصة للاختبار

تبدأ خدمتنا بتقييم متعمق لمتطلبات العميل. يقوم فريقنا الهندسي بتقييم شروط الخدمة، ومعايير القبول، وأنواع العيوب المحتملة في الأجزاء، وبناءً على هذه المعلومات يتم تصميم خطة اختبار مخصصة. في هذه المرحلة، نولي أهمية خاصة للتواصل مع العملاء لضمان أن يكون الحل المطروح اقتصاديًا وفعّالًا من الناحية التقنية في الوقت نفسه.

الخطوة الثانية: تحضير السطح ومواد الربط

قبل الاختبار، يلزم إجراء تحضير مناسب للسطح، وعادةً ما نصل إلى خشونة سطحية لا تزيد عن Ra ≤ 6.3 ميكرومتر. نستخدم مواد ربط متخصصة للقضاء على الفراغات الهوائية بين المسبار وسطح الجزء لضمان انتقال فعّال للموجات الصوتية. بالنسبة للأجزاء ذات الأشكال الهندسية الخاصة، نصمم حوامل مخصصة للمسبار للحفاظ على استقرار المسح.

الخطوة الثالثة: المسح باستخدام معدات UT متقدمة وجمع البيانات

تستخدم Neway أنظمة متقدمة للاختبار بالمصفوفة الطورية للموجات فوق الصوتية (Phased Array UT)، والمجهزة بمسابير ذات ترددات مختلفة لتلبية متطلبات المواد واحتياجات الفحص المتنوعة. أثناء الاختبار، يتبع الفنيون مسارات مسح محددة مسبقًا لضمان تغطية كاملة للمناطق الحرجة، بينما يتم تسجيل جميع البيانات في الوقت الحقيقي لتحليلها لاحقًا.

الخطوة الرابعة: تحليل البيانات وإصدار تقرير احترافي

بعد جمع البيانات، يقوم موظفونا الحاصلون على شهادات مستوى ثاني (Level II) وما فوق بإجراء تقييم تفصيلي. واستنادًا إلى المعايير ذات الصلة، يتم توصيف الانقطاعات المكتشفة وتحديد كميتها وموقعها، ثم إصدار تقرير رسمي يتضمن النتائج والمخططات الدالة على العيوب والتوصيات الهندسية. كما يتم أرشفة جميع بيانات الاختبار والتقارير لضمان إمكانية تتبع الجودة بشكل كامل.

تطبيقات الاختبار بالموجات فوق الصوتية في الصناعات الحرجة

قطاع الطيران: ريش المحركات ومكونات معدات الهبوط

في قطاع الطيران والفضاء، نقدم خدمات الاختبار بالموجات فوق الصوتية لريش التوربينات ومكونات معدات الهبوط الحرجة. غالبًا ما تُصنَع هذه الأجزاء من سبائك عالية المقاومة للحرارة مثل Inconel 718، وترتبط سلامتها الداخلية بشكل مباشر بسلامة الطيران. إجراءات الاختبار المخصصة لدينا قادرة على اكتشاف حتى أصغر العيوب الداخلية، ما يوفر ضمانًا قويًا للجودة لعملائنا.

القطاع الطبي: الزرعات والأدوات الجراحية

لمصنّعي الأجهزة الطبية، نقوم بفحص مكونات مثل زرعات العظام والأدوات الجراحية الدقيقة. يُصنَع العديد من هذه الأجزاء من مواد متوافقة حيويًا مثل Ti-6Al-4V، وأي عيب داخلي خطير في هذه المواد غير مقبول على الإطلاق. تساعد خدمات الاختبار التي نقدمها العملاء على الالتزام بالمتطلبات التنظيمية الصارمة في صناعة الأجهزة الطبية.

قطاع الطاقة: دوارات التوربينات والمكونات الحاملة للضغط

في صناعة توليد الطاقة، نوفر خدمات الاختبار بالموجات فوق الصوتية لدوارات مولدات التوربينات ومختلف المكونات الحاملة للضغط. تعمل هذه الأجزاء تحت درجات حرارة وضغوط عالية، وقد تؤدي العيوب الداخلية فيها إلى حوادث خطيرة. تساعد حلول الاختبار لدينا في الكشف المبكر عن المخاطر المحتملة، بما يضمن التشغيل الآمن والمستقر للمعدات. وبالمثل، في قطاع النفط والغاز، يُعد فحص المكونات الحرجة مثل أجسام الصمامات والمشعبات (Manifolds) من مجالات خبرتنا الأساسية أيضًا.

المزايا الرئيسية لاختيار Neway للاختبار بالموجات فوق الصوتية

في Neway، نعتبر الاختبار بالموجات فوق الصوتية جزءًا أساسيًا من خدمة التصنيع المتكاملة من نقطة واحدة. ولا تكمن نقاط قوتنا في المعدات المتقدمة والكوادر المعتمدة فحسب، بل أيضًا في فهمنا العميق لعمليات التصنيع. وبصفتنا شركة تصنيع متخصصة، فإننا ندرك جيدًا آليات تشكّل العيوب المختلفة ومخاطرها، ويمكننا تزويد العملاء بتقييمات وتوصيات ذات قيمة تقنية حقيقية.

يحمل فريق الاختبار لدينا شهادات دولية تشمل ASNT و EN473، وتشمل إجراءاتنا كامل دورة حياة المنتج، بدءًا من التحقق من المواد الخام وحتى الفحص النهائي للمنتج. بالنسبة إلى الأجزاء المعالجة حراريًا، نولي اهتمامًا خاصًا للشقوق الدقيقة التي قد تُستحدَث أثناء عملية المعالجة الحرارية. أما الأجزاء التي خضعت لـ عمليات إزالة الحواف والتلميع (Tumbling)، فنحن نضمن ألا تؤثر حالة السطح على دقة الاختبار.

ومن ناحية المواد، نحن على دراية بالخصائص الصوتية لطيف واسع من المعادن، بدءًا من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS304 التقليدي وحتى مختلف السبائك الخاصة، ونقوم بتحسين معلمات الاختبار وفقًا لذلك. هذه القدرة على تخصيص تقنيات الاختبار بناءً على خصائص المواد تمكّننا من تقديم نتائج فحص دقيقة وموثوقة لأقصى درجة لعملائنا.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما أصغر حجم يمكن أن تكتشفه تقنية الاختبار بالموجات فوق الصوتية من العيوب الداخلية؟

2. هل يتسبب الاختبار بالموجات فوق الصوتية في أي ضرر لأجزائي المُشغَّلة باستخدام CNC؟

3. هل يمكن تطبيق الاختبار بالموجات فوق الصوتية على جميع المواد، مثل البلاستيك والسيراميك؟

4. كم يستغرق عادةً إكمال فحص بالموجات فوق الصوتية؟

5. ما المعايير الدولية التي تتوافق معها خدمات الاختبار بالموجات فوق الصوتية في Neway؟