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FOCUS PX Solución para inspeccionar fundiciones


FOCUS PX Solución para inspeccionar fundiciones

Aplicación

Confirmar la nodularidad en fundiciones de hierro dúctil mediante la medición de la velocidad de propagación acústica del ultrasonido.

Contexto

Las complejas piezas de alta seguridad fabricadas para la industria automotriz a partir de hierro dúctil deben ser controladas mediante ensayos ultrasónicos para confirmar su correcta nodularidad. En el caso de que la fundición de dichas piezas complejas presente fallas, en términos de seguridad, esto podría causar daños, lesiones corporales e incluso la pérdida de vidas.

Los nódulos de grafito redondos en la matriz del hierro dúctil ofrecen mayor resistencia a la concentración de tensiones con respecto a las escamas de grafito (como en la fundición de hierro gris), impidiendo de esta manera la creación de grietas. Los fabricantes de piezas de fundición emplean cotidianamente métodos de ensayo no destructivos (análisis microestructurales) para verificar la correcta nodularidad de las piezas bajo ensayo. Estos ensayos son llevados a cabo en laboratorios metalúrgicos y tienden a representar solo una pequeña parte de la producción total.

Las mediciones por propagación de ondas ultrasónicas permiten controlar el 100% de las piezas fabricadas para confirmar su correcta nodularidad. Mediante la correlación de los resultados con las piezas inspeccionadas por medios invasivos y el ajuste del sistema ultrasónico basado en fundiciones con un valor de nodularidad conocido, las piezas de producción pueden ser controladas, y la medida de velocidad resultante puede ser comparada con los límites de velocidad predeterminados para definir los límites correctos e incorrectos (a razón de aceptación/rechazo). Adicionalmente a la medición de la velocidad de propagación acústica, es posible usar sondas ultrasónicas de pulso-eco para verificar algunas características de las piezas fundidas o detectar defectos laminares.

El método más conocido para efectuar mediciones de velocidad es el uso de accesorios de fijación para ensayos de precisión en un tanque de inmersión. Las sondas ultrasónicas están configuradas en el modo de emisiónrecepción (pitch-catch) o de transmisión directa para medir el tiempo de vuelo entre los ecos del ultrasonido resultante y calcular la velocidad de propagación acústica. La velocidad acústica es medida en un área de la pieza donde las ondas sonoras pueden penetrar dos superficies paralelas, consideradas normales para las sondas.

El acoplamiento preciso de la pieza con respecto a las sondas de ultrasonido es importante para el correcto desarrollo de esta aplicación. Cada pieza inspeccionada (incluyendo los bloques de calibración usados para la configuración) debe ser mantenida en la misma posición con respecto a las sondas. La geometría de todas las piezas inspeccionadas debe ser la misma, y los bloques de calibración (estándares) deben provenir de las mismas piezas que serán inspeccionadas.

Si bien algunos clientes siguen cargando y descargando manualmente las piezas para su inspección, las fundidoras (o fundiciones) de producción a gran escala utilizan dispositivos mecánicos o automáticos de tipo «recoger y colocar» para cargar las piezas en la fijación de ensayo, y descargarlas después del ensayo. Las señales digitales de entrada y salida provenientes del sistema ultrasónico permiten aceptar y rechazar piezas a fin de clasificarlas automáticamente. En varios casos, las piezas rechazadas son inspeccionadas nuevamente para confirmar que el rechazo no haya sido producto de variaciones de posicionamiento o de otros procesos de inspección.

Procedimiento típico

  • Para cada tipo de fundición exclusiva (número de referencia) existe una fijación específica para ensayos de precisión.
  • Las sondas de inmersión componen la fijación.
  • La fijación es instalada en el tanque de inmersión.
  • Generalmente, los bloques de calibración son seleccionados entre las piezas de producción. La velocidad de propagación acústica es medida con un medidor de espesores portátil, y el ensayo invasivo es efectuado en piezas análogas para validar la nodularidad de los bloques de calibración seleccionados. El espesor de la pieza, en la etapa de ensayo, es medida de manera precisa.
  • Con ayuda de los bloques de calibración, el sistema se calibra en función de la velocidad acústica y el espesor conocidos.
  • Los límites de velocidad y de espesor están definidos en el menú de configuración.
  • Después de la calibración, el sistema cambia al modo de inspección y las piezas de producción son medidas.
  • Los valores obtenidos a través de la medición son comparados con los valores límite.
  • Las piezas son distribuidas según los resultados de medición (por aceptación o rechazado).
  • El sistema es calibrado periódicamente; la frecuencia de dichas calibraciones varía según los requisitos del programa de calidad de cada cliente.

Resultados

La experiencia en las plantas de producción junto con la solución para inspeccionar fundiciones ha demostrado la capacidad del sistema para identificar fundiciones con nodularidad incorrecta. El desarrollo de un nuevo software ha permitido la integración de muchas características y funciones técnicas solicitadas por los clientes. La arquitectura cliente-servidor del sistema soporta la calibración de un canal (o grupo) mientras los otros canales (o grupos) prosiguen con el ensayo. La flexibilidad de los canales usados para medir la velocidad acústica, detectar los defectos en las piezas fundidas y accionar los borboteadores resulta esencial para una variedad de aplicaciones. Según la versión del equipamiento es posible contar con dos o cuatro canales; sin embargo, es posible agregar más canales (o grupos) previa solicitud.

Conclusión

A lo largo del tiempo, los ensayos de velocidad de propagación acústica del ultrasonido han sido considerados un método eficaz para confirmar la nodularidad del hierro fundido en complejos componentes automotrices de seguridad. Siempre se obtendrán óptimos resultados si el sistema y los accesorios de fijación son bien instalados.

Para ahondar más en este proceso, por favor consulte el artículo redactado por Ron People en abril del año 2017 para la revista Quality Magazine.

Olympus IMS

Productos para la aplicación

La unidad de adquisición extensible FOCUS PX junto con el software FocusPC otorgan lo último en tecnología de ultrasonido multielemento (Phased Array) y ultrasonido convencional a fin de facilitar su integración en sistemas automatizados y semiautomatizados. Las capacidades de la unidad FOCUS PX y de su software para generar y guardar datos C-scan y A-scan sin tratar los vuelve la elección idónea para aplicaciones cuyo veredicto de inspección se emite por medio de análisis de datos posteriores a la inspección. Estas aplicaciones destacan en la industria aeroespacial (laminado de compuestos), de generación de energía (álabes eólicos), transporte (ruedas de trenes), metalúrgica (piezas forjadas) y más.

Los kits de desarrollo de software (SDK) opcionales FocusControl, FocusData y OpenView son compatibles con la unidad FOCUS PX para que los clientes puedan desarrollar su propio software de aplicación.

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