A través de esta nota de aplicación, se otorga una sinopsis de la información importante que debe considerarse con respecto a las sondas de onda transversal a incidencia normal, como aquellas de la serie V150-V157 y V220-V222. Por lo general, estas sondas son usadas con los medidores de espesores ultrasónicos, detectores de defectos o emisores/receptores para medir la velocidad de la onda transversal en los materiales bajo ensayo, la cual frecuentemente sirve en el cálculo del módulo de elasticidad, tal y como se describe en nuestra nota de aplicación Medición del módulo de elasticidad.
¿Cómo funcionan las sondas de onda transversal a incidencia normal?
Las sondas de onda transversal a incidencia normal son sondas monoelemento de contacto que emiten ondas transversales hacia la pieza bajo ensayo sin usar la conversión de modo de refracción. Por definición, estas ondas se propagan de forma perpendicular a la superficie bajo ensayo al mismo tiempo que las partículas emprenden un movimiento paralelo a la superficie. Estas sondas usan elementos piezoeléctricos cizallados perpendicularmente a la dirección de polarización eléctrica para que, durante la emisión, vibren en modo transversal (cizallamiento) en lugar de un modo longitudinal (compresión) cuando se aplica un voltaje de excitación, tal y como se ve en el siguiente dibujo conceptual.
Elemento de onda longitudinal |
Elemento de onda transversal |
Cinco observaciones clave al usar sondas de onda transversal
Debido a su naturaleza peculiar, las sondas de onda transversal requieren una atención particular a nivel de los siguientes factores para obtener una buena respuesta.
1. Límite de excitación del impulso
Siempre use las sondas de onda transversal con el voltaje de excitación más bajo posible en un ensayo (preferiblemente 100 voltios). Si la sonda recibe mucho voltaje a través del tiempo, su elemento puede sufrir una repolarización hacia un elemento de modo longitudinal. Este efecto puede producirse a largo plazo cuando se emplean emisiones de entre 300 y 400 voltios, disponibles en la mayoría de los detectores de defectos ultrasónicos. Los elementos de mayor frecuencia (de 5 MHz a más) son más susceptibles a esta repolarización debido a su espesor más fino. No es posible revertir este efecto. Cuando el elemento se daña de esta manera, la sonda repolarizada se convierte esencialmente en una sonda de onda longitudinal.
2. Acoplamiento
Es necesario usar un acoplante de alta viscosidad para onda transversal, como el SWC-2 (Q7700010), de modo que una onda transversal a incidencia normal pueda emitirse hacia la pieza bajo ensayo. Los acoplantes ultrasónicos estándares no funcionarán porque son líquidos o geles. El estrés de la onda transversal no se ve soportado por la propiedad elemental del líquido. Por lo tanto, los líquidos de media y baja viscosidad, como los acoplantes convencionales, no emitirán ondas transversales.
Para obtener mejores resultados, aplique una capa muy fina del acoplante de alta viscosidad SWC-2, ejerciendo una presión firme en el acoplamiento. El procedimiento recomendado es poner una cantidad muy pequeña de acoplante en la sonda y extenderlo con una hoja de afeitar o una regla para formar una capa delgada; luego, hay que acoplar la sonda en la pieza bajo ensayo y retirar el exceso de acoplante tras ejecutar una rotación de la sonda. Normalmente, se ve que la amplitud del eco aumenta a medida que la capa de acoplante se afina progresivamente.
3. Dirección de polarización
La dirección de polarización de la onda de transversal (el eje del movimiento de las partículas) en nuestras sondas de onda transversal se encuentra nominalmente en línea con el conector en ángulo de 90° de los estilos de carcasa estándar RM y RB. Las sondas de onda transversal con conectores SM o SB presentan la línea grabada en la estructura para indicar el eje de polarización. En materiales anisotrópicos, es común que la duración y la amplitud del impulso varíen a medida que la sonda gira sobre la superficie de la pieza bajo ensayo, lo que cambia la orientación del movimiento de las partículas con respecto a la variación direccional de las propiedades mecánicas del material.
4. Atenuación del material
La propagación de ondas transversales suele ser buena en cerámicas y metales de ingeniería comunes, a menos que se trate de una estructura de grano grueso. Sin embargo, la atenuación de las ondas transversales es usualmente muy alta en materiales flexibles como el caucho y los plásticos blandos. Por tanto, no se generarán ecos utilizables en el ensayo, incluso con un buen acoplante. Por lo general, los plásticos duros, como los acrílicos, así como los materiales compuestos (composites) estructurales, transmiten ondas transversales utilizables en frecuencias bajas durante un ensayo ultrasónico; pero, hay que considerar la buena selección de la sonda y la configuración del instrumento.
5. Artefactos de ondas longitudinales
Todos los elementos de onda transversal a incidencia normal generan también una energía subyacente de onda longitudinal. Generalmente, esta componente longitudinal es por lo menos 30 dB inferior a la señal transversal. Sin embargo, en materiales que presentan una atenuación de onda transversal muy alta y una atenuación de onda longitudinal más baja (p. ej., plásticos flexibles), o en situaciones en las que no se usan acoplantes viscosos, el componente transversal puede atenuarse bastante mientras que algo de energía de la onda longitudinal se mantiene y puede proyectarse como la forma de onda principal en la pantalla. Este fenómeno también puede ocurrir cuando las sondas de onda transversal se han dañado por voltajes de excitación excesivamente altos, tal y como se indica en la sección anterior sobre el límite de excitación del impulso.
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