ما هي الفروقات الرئيسية بين الفحص بالأشعة السينية والفحص بالموجات فوق الصوتية؟
يُعد الفحص غير الإتلافي (NDT) حجر الأساس في ضمان الجودة في التصنيع الدقيق، إذ يضمن سلامة المكوّنات دون التسبب في أي ضرر. من بين أكثر طرق الفحص غير الإتلافي شيوعًا وقوة هما الفحص بالأشعة السينية والفحص بالموجات فوق الصوتية. وعلى الرغم من أن كليهما يُستخدم لاكتشاف العيوب الداخلية، إلا أن المبادئ الأساسية، والتطبيقات، ونقاط القوة لكل منهما تختلف اختلافًا كبيرًا. لذا فإن فهم هذه الفروقات أمر بالغ الأهمية لاختيار الطريقة الأنسب لفحص مكوّن معين حسب متطلباته.
المبادئ الأساسية للتشغيل
يكمن الفرق الجوهري بين الطريقتين في نوع الطاقة المستخدمة وكيفية تفاعلها مع المادة للكشف عن العيوب.
كيف يعمل الفحص بالأشعة السينية
يعتمد الفحص بالأشعة السينية أو ما يُعرف بالتصوير الإشعاعي على إشعاع كهرومغناطيسي عالي التردد. يقوم مولد الأشعة السينية بإرسال شعاع من الفوتونات عبر المكوّن، حيث تمتص المواد الأكثر كثافة والأجزاء السميكة قدرًا أكبر من الإشعاع، بينما تسمح المناطق الأقل كثافة (مثل الفجوات أو الشوائب) بمرور المزيد منه. يتم التقاط الاختلاف في شدة الإشعاع الخارج بواسطة كاشف لتكوين صورة ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد (CT) تُظهر البنية الداخلية. تُعد هذه الطريقة مثالية لفحص الأشكال الداخلية المعقدة الناتجة عن عمليات مثل خدمة التشغيل متعدد المحاور CNC أو عمليات النمذجة الأولية بتقنية CNC.
كيف يعمل الفحص بالموجات فوق الصوتية
يعتمد الفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) على الموجات الصوتية عالية التردد (عادةً فوق 20 كيلوهرتز). يقوم محول طاقة مثبت على سطح القطعة بإنتاج نبضات فوق صوتية. عندما تصادف هذه الموجات حدودًا بين مواد مختلفة (مثل واجهة المعدن والهواء عند وجود شق أو فجوة)، ينعكس جزء من الطاقة على شكل صدى. يقوم المحول بالتقاط هذه الأصداء، ومن خلال قياس الزمن الذي تستغرقه للعودة يمكن تحديد عمق العيب وحجمه. تُعد هذه التقنية فعالة للغاية في الكشف عن العيوب المسطحة في المواد مثل مكونات تشغيل الفولاذ المقاوم للصدأ CNC أو أجزاء تشغيل الفولاذ الكربوني CNC.
الفروقات الرئيسية في التطبيق والقدرات
يعتمد الاختيار بين الأشعة السينية والموجات فوق الصوتية على الهدف من الفحص وشكل المكوّن ونوع المادة.
الكشف عن العيوب وتوصيفها
الفحص بالأشعة السينية ممتاز في تحديد العيوب الحجمية مثل المسامية وفراغات الانكماش والشوائب. كما يوفر تمثيلاً بصريًا ممتازًا للبنية الداخلية، مما يجعله مثاليًا للتحقق من سلامة الأجزاء المعقدة الناتجة عن خدمات التشغيل الدقيق CNC، أو فحص الممرات الداخلية في مكونات تشغيل الألمنيوم CNC، وفحص اللحامات.
الفحص بالموجات فوق الصوتية يتفوق في اكتشاف العيوب المسطحة الموازية لشعاع الصوت مثل الشقوق والانفصال الطبقي ونقص الاندماج في اللحامات. كما أنه الطريقة المفضلة لقياس سماكة المواد بدقة، وهو أمر ضروري في أوعية الضغط والأنابيب المستخدمة في صناعات توليد الطاقة.
اختراق المواد ومدى الملاءمة
الأشعة السينية تقدم نتائج ممتازة عبر مجموعة واسعة من المواد بدءًا من مكونات تشغيل البلاستيك CNC وصولًا إلى أجزاء تشغيل التيتانيوم CNC. ومع ذلك، فإن قدرتها على الاختراق تقل مع زيادة كثافة المادة وسماكتها.
UT فعال للغاية مع المواد الكثيفة والموصلة صوتيًا مثل المعادن والسيراميك. يمكنه اختراق المقاطع السميكة جدًا، مما يجعله مناسبًا للمسبوكات والتشكيلات المعدنية الكبيرة. ومع ذلك، أداؤه ضعيف مع المواد الخشنة الحبيبات ويتطلب وسط اقتران (مثل الجل أو الماء) لنقل الطاقة الصوتية إلى الجزء، مما قد يمثل قيدًا للأسطح المعالجة بعد بعض عمليات تلميع الأجزاء CNC.
ناتج الفحص وتفسير البيانات
الأشعة السينية تنتج صورة بصرية (راديوغرافية أو تصوير مقطعي CT) يسهل تفسيرها، إذ تُظهر عرضًا إسقاطيًا للحالة الداخلية للمكوّن. وهي أداة لا تُقدر بثمن في تحليل الأعطال وفحص العينات الأولى للإنتاج.
UT ينتج عادةً مخططات A-scan أو خرائط C-scan تتطلب تدريبًا متخصصًا لتفسيرها بدقة. تكشف البيانات عن موقع وشدة العيوب لكنها لا تقدم عرضًا تصويريًا مباشرًا.
سيناريوهات تطبيقية حسب الصناعة
تُحدد طريقة الفحص غير الإتلافي المستخدمة غالبًا من خلال معايير الصناعة وأهمية المكوّنات.
قطاع الطيران والفضاء: تُستخدم الطريقتان على نطاق واسع؛ حيث تُفحص شفرات التوربينات المصبوبة بالأشعة السينية لاكتشاف الانحرافات والمسامية، بينما يستخدم UT لفحص الهياكل المركّبة للطائرات للكشف عن الانفصال الطبقي وسلامة الالتصاق.
الأجهزة الطبية: يُستخدم التصوير بالأشعة السينية المقطعية (CT) للتحقق من البنية الداخلية والدقة الأبعادية للزرعات الجراحية الدقيقة، لضمان خلوها من الفجوات التي قد تؤوي البكتيريا.
صناعة السيارات: يُستخدم UT على نطاق واسع لفحص المكونات الحرجة مثل المحاور وأذرع التوصيل لاكتشاف الشقوق الداخلية، بينما تُستخدم الأشعة السينية لفحص الوحدات الإلكترونية والأجزاء الصغيرة المصبوبة المعقدة.
ختامًا، يوفر الفحص بالأشعة السينية لمحة بصرية عن الحجم الداخلي للمكوّن، مما يجعله مثاليًا للأشكال المعقدة والعيوب الحجمية. بينما يوفر الفحص بالموجات فوق الصوتية بيانات دقيقة حسب العمق، ويتفوق في اكتشاف الشقوق المسطحة وقياس السماكة. تعتمد استراتيجية مراقبة الجودة الفعالة عادةً على الاستفادة من نقاط القوة التكاملية لكلتا الطريقتين لضمان الموثوقية المطلقة للمكوّنات المصنعة.
