क्या अल्ट्रासोनिक परीक्षण सभी सामग्रियों, जैसे प्लास्टिक और सिरेमिक, पर लागू होता है?
अल्ट्रासोनिक परीक्षण (Ultrasonic Testing, UT) एक बहुमुखी गैर-विनाशकारी परीक्षण विधि है, लेकिन इसकी प्रयोज्यता और प्रभावशीलता विभिन्न सामग्री परिवारों के बीच काफ़ी भिन्न होती है। सिद्धांत रूप से, UT लगभग हर ठोस सामग्री पर लागू किया जा सकता है जो ध्वनि तरंगों को प्रेषित कर सकती है, लेकिन व्यावहारिक रूप से इसका सफल उपयोग सामग्री के ध्वनिक गुणधर्म, सूक्ष्म-संरचना (Microstructure) और समरूपता पर अत्यधिक निर्भर करता है।
प्लास्टिक और पॉलिमर कम्पोनेंट्स में अल्ट्रासोनिक परीक्षण
प्लास्टिक की विस्कोइलास्टिक (Viscoelastic) प्रकृति के कारण अल्ट्रासोनिक निरीक्षण के लिए वे एक विशिष्ट चुनौतियों और विचारों का समूह प्रस्तुत करते हैं।
क्षीणन (Attenuation) और वेग (Velocity) से जुड़ी चुनौतियाँ
अधिकांश इंजीनियरिंग प्लास्टिक में उच्च ध्वनिक क्षीणन होता है, अर्थात ध्वनि तरंगें सामग्री के भीतर यात्रा करते समय तेज़ी से ऊर्जा खो देती हैं। इसका कारण उनकी पॉलिमर चेन संरचना और विस्कोइलास्टिक गुणधर्म हैं, जो ध्वनि ऊर्जा को ऊष्मा में बदल देते हैं। PEEK (पॉलीईथर ईथर कीटोन) और Delrin (एसीटल होमोपॉलिमर) जैसे पदार्थों में अधिक लचीले प्लास्टिक की तुलना में अपेक्षाकृत कम क्षीणन होता है, जिससे वे UT के लिए बेहतर उम्मीदवार बनते हैं। फिर भी, इनका निरीक्षण आमतौर पर धातुओं से कम आवृत्तियों (0.5–2.25 MHz) पर किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रेज़ोल्यूशन कम हो जाता है। प्लास्टिक में ध्वनि वेग भी धातुओं की तुलना में काफ़ी कम और अधिक परिवर्तनशील होता है, इसलिए सटीक गहराई मापन के लिए सावधानीपूर्वक कैलिब्रेशन आवश्यक है।
संरचनात्मक और पर्यावरणीय कारक
प्लास्टिक कम्पोनेंट्स की आंतरिक संरचना UT की विश्वसनीयता पर गहरा प्रभाव डालती है। सेमी-क्रिस्टलाइन पॉलिमर अनाज सीमाओं पर स्कैटरिंग पैदा कर सकते हैं, जबकि भरे हुए या प्रबलित प्लास्टिक (जैसे ग्लास-फिल्ड या कार्बन-फिल्ड कंपोज़िट) में मैट्रिक्स और फिलर सामग्री के बीच इम्पीडेंस मिसमैच के कारण काफ़ी नॉइज़ उत्पन्न होता है। इसके अतिरिक्त, वे प्लास्टिक जो ऑटोमोटिव या कंज़्यूमर प्रोडक्ट्स अनुप्रयोगों में उपयोग होते हैं, अक्सर सतह उपचार से गुज़रते हैं, जैसे कि CNC प्लास्टिक कम्पोनेंट्स के लिए UV कोटिंग, जिन्हें निरीक्षण सेटअप के दौरान ध्यान में रखना आवश्यक होता है।
सिरेमिक सामग्रियों में अल्ट्रासोनिक परीक्षण
सिरेमिक सामग्री स्पेक्ट्रम के दूसरे सिरे का प्रतिनिधित्व करती हैं, जहाँ UT लागू करने के लिए अलग लेकिन समान रूप से महत्वपूर्ण विचार करने पड़ते हैं।
ग्रेन स्ट्रक्चर और आवृत्ति सीमाएँ
तकनीकी सिरेमिक, जैसे ज़िरकोनिया (ZrO₂) और एल्यूमिना (Al₂O₃), अपने सूक्ष्म और समरूप ग्रेन स्ट्रक्चर तथा लोचदार व्यवहार के कारण सामान्यतः उच्च-आवृत्ति UT के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हैं। इनमें आम तौर पर कम क्षीणन और उच्च ध्वनि वेग होता है, जिससे छोटे दोषों की उच्च रेज़ोल्यूशन के साथ जाँच संभव होती है। हालाँकि, मोटे-अनाज वाली सिरेमिक या उच्च पोरोसिटी वाली सिरेमिक अल्ट्रासोनिक ऊर्जा को काफ़ी हद तक बिखेर देती हैं, जिससे नॉइज़युक्त सिग्नल पैदा होते हैं जो छोटे दोषों को छिपा सकते हैं। मेडिकल डिवाइस इम्प्लांट्स या एयरोस्पेस और एविएशन कम्पोनेंट्स जैसी महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में सूक्ष्म दरारें, रिक्त स्थान और डीलैमिनेशन का पता लगाने के लिए UT आवश्यक हो जाता है।
ज्यामितीय और सतह से जुड़े विचार
सिरेमिक की अत्यधिक कठोरता और भंगुरता विशेष कपलिंग तकनीकों की माँग करती है। मानक संपर्क-आधारित UT, अत्यधिक सटीकता से मशीन किए गए सिरेमिक सीएनसी मशीनिंग कम्पोनेंट्स की सतह को नुकसान पहुँचा सकता है, इसलिए इमर्शन टेस्टिंग अक्सर पसंदीदा विधि होती है। सतह फिनिश विशेष रूप से महत्वपूर्ण है — एक खुरदरा As Machined सतह फिनिश अल्ट्रासोनिक बीम को बिखेर सकता है, जबकि पॉलिश्ड सतह सिग्नल गुणवत्ता को काफी हद तक सुधारती है।
अलग-अलग सामग्रियों की अल्ट्रासोनिक परीक्षण के प्रति प्रतिक्रियात्मक तुलना
सामग्री श्रेणी | सामान्य UT आवृत्ति | मुख्य चुनौतियाँ | उपयुक्त अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
धातुएँ (उदा. स्टेनलेस स्टील) | 2.25–10 MHz | न्यूनतम; कुछ मिश्र धातुओं में मोटा ग्रेन | वेल्ड निरीक्षण, क्रैक डिटेक्शन, मोटाई मापन |
प्लास्टिक / पॉलिमर | 0.5–2.25 MHz | उच्च क्षीणन, वेग में परिवर्तनशीलता | डीलैमिनेशन डिटेक्शन, बॉन्ड क्वालिटी, बड़े पोरोसिटी क्षेत्रों का पता लगाना |
एडवांस्ड कंपोज़िट्स | 1–5 MHz | एनाइसोट्रोपिक व्यवहार, जटिल आंतरिक संरचनाएँ | फाइबर ओरिएंटेशन सत्यापन, डिसबॉन्ड डिटेक्शन |
टेक्निकल सिरेमिक | 5–50 MHz | सतह की स्थिति, माइक्रो-पोरोसिटी | माइक्रो-क्रैक डिटेक्शन, डेंसिटी वैरिएशन असेसमेंट |
गैर-धातु सामग्रियों के लिए विशेषीकृत UT तकनीकें
चुनौतीपूर्ण सामग्रियों के लिए, मानक पल्स-इको UT पर्याप्त नहीं हो सकता और उन्नत विधियों की आवश्यकता होती है।
संवेदनशील सतहों के लिए इमर्शन टेस्टिंग
इमर्शन UT, जिसमें ट्रांसड्यूसर और भाग दोनों को पानी में डुबोया जाता है, संपर्क से उत्पन्न तनाव को समाप्त करता है और लगातार, स्थिर कपलिंग प्रदान करता है। यह विशेष रूप से नाज़ुक प्लास्टिक कम्पोनेंट्स या जटिल ज्यामिति वाले सिरेमिक भागों के निरीक्षण के लिए उपयोगी है, जो मल्टी-एक्सिस मशीनिंग सेवा के माध्यम से निर्मित होते हैं और जिन्हें संपर्क आधारित तकनीकों से निरीक्षण करना कठिन हो सकता है।
उच्च-आवृत्ति और ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर
उन सिरेमिक सामग्रियों के लिए जो रोबोटिक्स और अन्य उच्च-सटीकता अनुप्रयोगों में उपयोग होती हैं, 15–50 MHz तक के उच्च-आवृत्ति ट्रांसड्यूसर उन माइक्रोन-स्तरीय दोषों का भी पता लगा सकते हैं जो पारंपरिक आवृत्तियों पर अदृश्य रहते। ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर को इलेक्ट्रॉनिक रूप से विशेष मोटाई और दोष प्रकारों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे सिग्नल प्रोसेसिंग क्षमता में उल्लेखनीय सुधार होता है।
संक्षेप में, अल्ट्रासोनिक परीक्षण प्लास्टिक और सिरेमिक दोनों पर लागू किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए महत्वपूर्ण सीमाएँ और विशेष दृष्टिकोण ध्यान में रखने पड़ते हैं। सफलता इस बात पर निर्भर करती है कि प्रत्येक सामग्री के ध्वनिक गुणधर्मों को कितनी अच्छी तरह समझा गया है और आवश्यक डिटेक्शन संवेदनशीलता प्राप्त करने के लिए उपयुक्त UT तकनीक, आवृत्ति और कपलिंग विधि का चयन कैसे किया गया है — वह भी भाग की अखंडता को पूरी तरह सुरक्षित रखते हुए।
