SITAU TRITON: Sistema de inspección por Ultrasonido de alta velocidad

Sector                        : Ferroviario, Metalúrgico

Material                     : Acero

Tecnología                : Phased Array

Equipo Utilizado      : SITAU-311

Palabras clave         : Phased Array, Focalización dinámica, Tornillos de acero

Título                         : Inspección de tornillos de acero con arrays ultrasónicos

1. Introducción

La inspección por ultrasonidos de piezas de geometría compleja y/o de difícil acceso se puede resolver con sistemas phased array, gracias a su capacidad de modificar electrónicamente las características del haz ultrasónico. La inspección de tornillos y barras roscadas es un claro ejemplo de esta problemática.

En este trabajo se presentan los resultados de la inspección de la rosca de un tornillo de acero, utilizado para la sujeción de los discos de freno en trenes de alta velocidad. Se describe la técnica de inspección utilizada y se analizan las ventajas de la focalización progresiva (ProFoc^Ò) para obtener la mejor resolución posible a cualquier profundidad.

2. Materiales y métodos 

Se utilizó un array de 5 MHz, con 32 elementos separados 0.5mm, y acoplamiento por contacto sobre la superficie plana de la pieza. La figura 1 muestra un esquema de la inspección. El equipo utilizado fue un SITAU-311, con 32 canales activos multiplexados a 128 elementos. La inspección se realizó mediante un barrido angular entre -50º y 50º.

Figure 1 – Inspection scheme

3. Resultados

El objetivo de la inspección es detectar 3 defectos artificiales que simulan la rotura de la rosca a diferentes profundidades. La figura 2 muestra las imágenes obtenidas con tres configuraciones: (a) foco fijo a 20 mm, (b) foco fijo a 40 mm y (c) focalización progresiva (ProFoc^®).

Cuando se utiliza un único foco en recepción, la limitación en la profundidad de campo no permite evaluar todo el componente con una sola imagen. La focalización progresiva soluciona este problema, ya que mantiene la resolución lateral para cualquier profundidad.

La rotura del filamento de la rosca hace que se atenúe la indicación generada por el borde, como se observa claramente en la figura 2.c. Además, se podrían detectar defectos en la geometría de la pieza, errores en el paso de la rosca o fisuras y grietas en el interior del tornillo. 

Figure 2 –Imágenes obtenidas con (a) foco fijo a 20mm, (b) foco fijo a 40 mm y (c) focalización progresiva (ProFoc^®)

4. Conclusiones

El barrido electrónico permite evaluar el componente en toda su profundidad utilizando un único transductor. Además, la inspección puede realizarse en servicio sin necesidad de desmontar el disco de freno, lo cual simplifica notablemente la operación.

Esta técnica es también adecuada para comprobar la integridad del componente durante el proceso de fabricación. Utilizando un cabezal giratorio se podría inspeccionar todo el volumen del tornillo, con una resolución angular de 1º en tan solo 15 segundos, asegurando así la integridad del componente al salir de la línea de producción. Estos principios pueden aplicarse también a la inspección de barras y tubos, con y sin rosca.

La posición del foco en recepción afecta a la profundidad de campo, y debido a que los defectos en la rosca pueden aparecer a cualquier profundidad, esta pieza no puede evaluarse con un único foco en recepción. Con la técnica ProFoc^®, disponible en todos los equipos SITAU, se obtiene la mejor resolución lateral posible, asegurando la detección de defectos para cualquier profundidad de inspección. Además, el software ScanView^® calcula de forma automática la posición óptima de los focos, hasta un máximo de 16.384 por imagen. Dado que las leyes focales resultantes se aplican en tiempo real, no se reduce en ningún caso la velocidad de inspección.

5. Bibliografía 

4. Enlaces a los equipos utilizados

-          SITAU-311