NL8020349A - - Google Patents

Description

Sonde voor het behandelen of inspecteren van gesmolten aluminium i ggiL..Pltras°qg. golven·_ g 0 2 0 j /, ft

De uitvinding heeft betrekking op een sonde voor het behandelen of inspecteren van gesmolten aluminium met ultrasone golven.

Het gebruik yan ultrasone golven voor het behandelen en inspecteren van gesmolten aluminium is bekend. Zo is het bekend dat gesmolten aluminium met ultrasone golven van betrekkelijk lage frequentie (15—20 kHz) en groot vermogen (0,1 tot vele honderden watt) kan worden behandeld ter verbetering van de metaalkwaliteit. De optredende effek-ten zijn een ontgassing van het gesmolten aluminium ter verlaging van het waterstof gehalte, een vergemakkelijkte disper-gering van legeringselementen in het gesmolten aluminium en, wat betreft het vaste metaal na stollen, een korrelverfijning en Verbeterde bewerkings- en mechanische eigenschappen.

Verder is het bekend dat gesmolten aluminium kan worden geïnspecteerd met ultrasone golven van betrekkelijk hoge frequentie (1-10 .

MHz) en laag vermogen (0,004-0,04 W). De meest praktische inspectiemethode is een puls-echomethode waarbij een ultrasone puls aan het gesmolten aluminium wordt afgegeven en de door discontinuiteiten opgewekte pulsreflecties of echo's 15 worden opgevangen en gemeten. De kwaliteit van de smelt kan worden uitgedrukt in het aantal en de amplitude van de opgevangen echo's, maar ook in de verzwakking van de pulsampli-tude, de pulssnelheid door de smelt en verschuivingen in de ultrasone frequentie.

20 Uiteraard zijn ook andere uitvoeringen mogelijk.

Voor nadere bijzonderheden over de technische toepassing van ultrasone golven wordt verwezen naar B. Garlin, Ultrasonics, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York-Toronto-Londen (1960) .

25 Voor het sturen en opvangen van de ultrasone golven naar en van een aluminiumsmelt wordt gewoonlijk een elektromechanische transducent gebruikt, die elektrische in mechanische energie kan omzetten en omgekeerd. De meest gebruikte omzetters werken met magnetostrictie of met een 30 piezo-elektrisch effekt. Transducenten met magnetostrictie worden echter weinig voor het inspecteren van aluminium gebruikt vanwege hun lage werkfrequentie (bijvoorbeeld 60 kHz of minder).

8020341 ‘ -2-

Piezo-elektrische transducenten hebben hèt vermogen om ultrasone golven door te geven en te ontvangen, zodat een enkele transducent voor beide funkties kan worden gebruikt. Zij kunnen gemakkelijk geschikt worden gemaakt 5 voor hoge frequenties en lage vermogens en zijn daarom geschikt voor het inspecteren van aluminium.

Voor het koppelen van de transducent aan de smelt kan een sonde worden gebruikt, zie het Amerikaanse octrooischrift 3.444.726. De sonde dient om de transducent 10 te isoleren van de hoge temperatuur van de smelt (meestal 675-825°C) en om een tijdsvertraging in te voegen tussen een afgegeven puls en echo's afkomstig van insluitsels nabij de plaats van intree van de puls.

De sone zal meestal de vorm hebben van een staaf, 15 waarvan het ene einde of "werkzame einde" in de smelt wordt gedompeld en het andere einde met de transducent is verbonden. .

20 Volgens sommigen' zou een ideaal materiaal voor de sonde de volgende eigenschappen dienen te hebben: (a) Een konstantblijvende geringe verzwakking van de acoustische energie bij de (gebruikte temperaturen en frequenties.

J

. 25 (b) Gaaf en homqgeen, en goed bestand tegen warmteschokken en mechanische schokken.

(c) Goed bestand tegen aantasting door het ge-τ. smolten metaal. Elk materiaal dat met het gesmolten metaal reageert tot een beschermende film heeft het nadeel dat de 30 bevochtiging van het ondergedompelde einde van de sonde door het gesmolten metaal sterk achteruitgaat.

(d) Een geringe warmtegeleidbaarheid.

(e) Een acoutische impedantie (dat wil zeggen het produkt van dichtheid en geluidssnelheid) van dezelfde 35 ordegrootte als die van het gesmolten metaal.

Totnutoe is geen materiaal gevonden dat aan al deze eisen voldoet.

Onderzocht zijn reeds gesinterde staven uit 802 03 4 8- λ -3- . mengsels van titaandiboride en titaancarbide (volumeverhou-ding 70/30 en 60/40). Daarbij was het probleem aanvankelijk, hoe men staven van voldoende gaafheid kan verkrijgen en hoe men het ondergedompelde einde van de staven voldoende 5 kan bevochtigen om een overdracht van ultrasone golven tussen het vloeibare aluminium en de sonde mogelijk te maken. Bij pogingen tot bevochtiging werden de sondes onder een inerte atmosfeer of onder argon in de aluminiumsmelt gedompeld, maar deze pogingen hadden geen succes, ook niet als het einde 10 van de sondes voorafgaand aan het dompelen met soldeermetaal werd bedekt. Betere resultaten werden verkregen als de sta-; ven bij hoge temperatuur (bijvoorbeeld 1200°C) met een kap van zuiver aluminium werden bedekt. Dit gaf een geringe verzwakking en een uiterst gering signaalverlies aan het 15 scheidingsvlak van sonde en smelt. De gunstige eigenschappen gingen echter verloren als de sondes uit de smelt werden gehaald en aan de atmosfeer werden blootgesteld. Kennelijk trad daarbij oxidatie aan de eindvlakken op zodat bij opnieuw onderdompelen geen volledige bevochtiging kan worden ver-20 kregen en slechts een gering deel van het beschikbare signaal ^ naar het metaal wordt gestuurd.

Ook een titaanlegering (Ti 317) met 5 gew.% Al en 2,5 gew.% Sn, verkrijgbaar als monofase, is reeds onderzocht en bleek in aanzienlijke mate bestand te zijn tegen 25 erosie. Materiaal met een duplex-structuur («✓+ ) vertoonde een sterke verzwakking, zodat men alleen signalen met een frequentie tot 2,5 MHz via een staaf van 61 cm x 2,5 cm kon doorgeven. Na omzetting tot een monofasestructuur had het materiaal een redelijke verzwakking, die echter nog groter 30 was dan gewenst. Bij proeven bleek verder dat het titaan pas bevochtigd werd na circa 30 minuten dompelen in gesmolten aluminium.

Vaak is de voorkeur gegeven aan sondes van staal (koolstofstofgehalte 0,26 gew.%) waarvan de zijkanten waren 35 bedekt met een vuurvaste bekleding ("Foseco Dycote 34") en het einde was bedekt met zilversoldeer. Door het zilver-soldeer werd de bevochtiging versneld, zodat de sondes reeds na circa 3 minuten dompelen in staat waren de ultrasone 8020349 >'· ' -4-.

golven door te geven en op te vangen. Als zij eenmaal bevochtigd waren, konden de sonden uit de metaalsmelt worden gehaald, afgekoeld en opnieuw geplaatst zonder enig verlies van doelmatigheid. Door de vuurvaste bekleding werd een 5 bevochtiging van de zijkanten van de sondes en het uitvoeren van ongewenste trillingen in de metaalsmelt voorkomen. Een probleem was echter dat het staal een neiging tot oplossen in de aluminiumsmelt vertoonde. In verband met dit probleem werd steeds de amplitude van de gereflecteerde echo's waar-10 genomen en werf.den de sondes verwijderd, korter gemaakt en opnieuw gesoldeerd zodra de amplitude tot een voorafbepaald niveau was gedaald.

De totnutoe gebruikte sondes hadden derhalve last van één of meer der volgende problemen: er trad totaal 15 geen bevochtiging op of pas een bevochtiging na geruime tijd dompelen)'in de smelt; na verwijderen uit de smelt, gevolgd door blootstelling aan de atmosfeer, koeling en opnieuw dompelen vond geen bevochtiging plaats; de ultrasone signalen werden door het materiaal van de sonde bij de bedrijfs-20 temperatuur in ongewenste mate verzwakt; of het materiaal van de sonde was in gesmolten aluminium niet chemische stabiel.

‘v -v --'v.

'“v ' .

' \.

. -5-

De uitvinding verschaft een verbeterde sonde voor het overbrengen van ultrasone golven naar en van een alumi-niumsmelt. Het werkzame einde van deze sonde bestaat in hoofdzaak uit titaan, bij voorkeur in monofase, met daarop 5 een opgedampte laag aluminium.

Voor een goede overdracht van ultrasone golven naar en van een aluminiumsmelt dient het werkzame einde goed door het gesmolten metaal te worden bevochtigd. Bij de sonde volgens de uitvinding geschiedt dit bijzonder snel, 10 want na dompelen van het einde in een aluminiumsmelt van maximaal 850°C raakt het einde binnen één minuut en meestal in circa 15 seconden door het aluminium bevochtigd. .Na het bevochtigen kan de sonde uit de smelt worden gehaald, aan de atmsofeer worden blootgesteld en afgekoeld en dan op-15 nieuw worden ingedompeld, waarbij het bevochtigen opnieuw in korte tijd, bijvoorbeeld binnen 1 minuut en gewoonlijk in 15 seconden plaatsvindt.

De verzwakking van de ultrasone golven binnen de sonde is meestal geen probleem bij grote vermogens (0,1 W 20 of meer).

' Bij lage vermogens (0,004-0,04 W) is het gewenst om een kort werkzaam einde te hebben (bijvoorbeeld 0,6-5 cm lang) en obk koelmiddelen om te zorgen voor een s.tijle negatieve temperatuurgradient (bijvoorbeeld tenminste 200°C 25 per 2,5 cm) langs de langsas vanaf het punt van indompelen tot een punt waar de temperatuur 300°C of minder is.

De sonde volgens de uitvinding blijkt nagenoeg inert ten opzichte van gesmolten aluminium te zijn.

De uitvinding omvat ook een werkwijze voor het 30 maken van de beschreven sonde. Uitgaande van een sonde, waarvan het werkzame einde hoofdzakelijk uit titaan bestaat, wordt het einde eerst chemisch geetst ter verwijdéring van titaanoxiden en andere reaktieproduktén van het oppervlak.

Het geetste einde wordt vervolgens in een vacuumatmosfeer 35 gebombardeerd met geïoniseerd gas van een glimontlading teneinde nog meer titaanoxiden en andere reaktieprodukten te verwijderen. Daarna wordt de druk van het vacuum verlaagd en wordt aluminium opgedampt ter verkrijging van een bekledings- 8020340 . -6- laag op het werkzame einde.

De uitvinding wordt nader· geïllustreerd door de bij wijze van voorbeeld gegeven tekening.

Figuur 1 geeft een zijaanzicht van een sonde 2 volgens de uitvinding.

Figuur 2 geeft een vooraanzicht van dezelfde sonde, waarbij delen zijn verwijderd en weggebroken.

Figuur 3 laat een voorbeeld van een schakeling voor het bedienen van de sonde in de vorm van een blokdia-gram zien.

10 „ .

In figuur 1 en 2 ziet men een voorkeursuitvoering van de sonde volgens de uitvinding. Deze sonde 1 is vooral bedoeld voor het inspecteren van gesmolten aluminium. Voor andere toepassingen kunnen wijzigingen worden aange-. bracht, die de vakman duidelijk zullen zijn.

Deze sonde 1 heeft een lichaam 3 van titaan, 15 dat bij voorkeur gemaakt is uit een gesmede titaanstaaf met monofasestructuur. Elk der einden 5 en 7 van het lichaam heeft een nagenoeg plat eindvlak 9, dat nagenoeg loodrecht op de langsas 11 van het lichaam 3 staat.

Aan het vlak 9 van het einde 7 is een geschikte 20 piezo-elektrische transducent 13 bevestigd, deze wordt door een plaat 17 met behulp van vleugelschroeven 19 aangedrukt gehouden, waarbij tussen de plaat en de transducent een O-ring 15 ligt. Tussen het oppervlak 9 van het lichaamseinde 7 en het kontaktoppervlak van de transducent 13 dient een 25 dun plaatje of een tegen hoge temperaturen bestandzijnde olie of vet te zijn aangebracht ter vermindering van de acouStische weerstand. Hiervoor kan men bijvoorbeeld een siliconenolie no. 710 van Dow Corning gebruiken, die van -20°C tot +250°C bruikbaar is.

30 De transducent 13 kan van gebruikelijk type \ zijn, dat met de gewenste waarden voor frequentie en vermogen werkt. Bruikbaar zijn transducenten met een kristal van kwarts, bariumtitanaat of een geschikt keramisch materiaal. Een voorbeeld is de platte transducent uit de A-3000 35 serie van Panametrics, Inc., die geschikt is voor dompelen.

De werking van een piezo-elektrische transducent wordt beperkt door zijn Curiepunt. Zo dient een transducent met een kwartskristal bij temperaturen van 300°C of minder

@02 0 3 4 S

-7- en een transducent met een bariumtitanaatkristal bij temperaturen van 110°C of minder te worden gebruikt. Daarom is het belangrijk, dat de sonde 1 zodanig wordt gekoeld dat het oppervlak 9 van het lichaamseinde 7 een temperatuur binnen 5 de grenzen voor de transducent heeft. De temperatuur van dit oppervlak 9 kan worden gemeten met een thermokoppel dat in de holte 21 is aangebracht.

De sonde 1 heeft een werkzaam einde, dat gevormd wordt door het einde 5 van het lichaam 3. Dit werkzame einde 10 dient betrekkelijk kort te zijn, teneinde een ongewenste verzwakking van de ultrasone signalen door het titaan van de sonde te voorkomen. Daarom dient de lengte A van het werkzame einde bij elkaar 0,3-7,5 cm en bij voorkeur circa . 0,6-5 cm te zijn. Een geschikte lengte is 0,95 cm.

15 Het lichaam 3 heeft naast het werkzame einde een zijdelingsgedeelte 29 met lengte B, dat een koelzone voor de sonde 1 vormt. De lengte B dient betrekkelijk kort , te zijn, bij voorkeur 6-7,5 cm, teneinde een ongewenste verzwakking van de ultrasone signalen te vermijden en toch 20 voldoende koeloppervlak voor de sonde 1 te leveren.

' In de koelzone wordt warmte afgevoerd met behulp van koelmiddelen zoals een watermantel 31 of detgelijke.

De watermantel 31 kan van messing zijn en door krimpen op zijn plaats zijn gebracht. Deze koelmantel dient het ver-25 mogen te hebben om de sonde 1 zodanig te koelen dat als het werkzame einde na dompelen in een aluminiumsmelt van circa 675-825°C een thermisch evenwicht heeft bereikt, er in de koelzone in de richting van de as 11 een negatieve temperatuurgradient van tenminste 200°C per 2,5 cm en bij-30 voorbeeld circa 250°C per 2,5 cm heerst. Deze negatieve temperatuurgradient zorgt voor vermindering van de temperatuur van de sonde vanaf het dompelpunt, bijvoorbeeld punt C, totaan een punt waar de temperatuur 300°C of minder is.

Deze negatieve temperatuurgradient is nodig om een ongewenste 35 verzwakking van de ultrasone signalen door het titanium van de sonde te vermijden. Ook dient deze gradient ervoor om de temperatuur van het oppervlhk 9 aan het einde 7 binnen de gewenste grenzen voor de piezo-elektrische transducent 13 8020349 ' -8- te houden. .

Zoals blijkt uit figuur 2 kan de watermantel 31 uit twee delen bestaan, waaronder een kap 22 die met zilver-soldeer kan worden vastgehecht. Volgens de figuur gaan de 5 vleugelschroeven 19 door de neerdrukplaat 17 van de transdu-cent heen en zijn zij in de kap 22 vastgeschroefd. Als beveiliging tegen een onderlinge verschuiving van de water-mantel 31 en het zijdelingse deel 29 van de sonde tijdens het bedrijf kan een niet-getekende extra vleugelschroef door 10 de plaat 17 heen in het einde 7 van de sonde zijn vastgeschroefd.

De sonde 1 kan verder een nagenoeg plat terugkaatsingsoppervlak 23 omvatten, dat zich op enige afstand tegenover het vlak 9 van het einde 5 bevindt en evenwijdig 15 daaraan loopt. Zoals blijkt uit figuur 2 kan dit reflecterende oppervlak 23 worden gedragen door een paar tegenover elkaar gelegen steunwanden 25. Zodoende blijft een holte 27 over, die begrensd wordt door het vlak 9, de steunwanden 25 en het oppervlak 23. Deze holte 27 zal bij het dompelen van 20 de sonde in de smelt met gesmolten metaal worden gevuld en zal ook een stroming van het gesmolten metaal doorlaten. Desgewenst kunnen de steunwanden 25, het teru^kaatsings-oppervlak 23 en het lichaam 3 alle uit één stuk titaanstaaf zijn gemaakt, waarbij de holte 27 door een machinale bewer-25 king wordt aangebracht.

Het vlak 9 van het einde 5 en het terugkaatsings-opperviak 23 kunnen elk afmetingen van 5 bij 5 cm hebben, terwijl hun onderlinge afstand D zodanig is dat de door het vlak 9 afgegeven ultrasone signalen tijdens het bedrijf door 30 het oppervlak 23 worden teruggekaatst. Bij het terugkaatsen leggen de signalen dan een bekende referentie-afstand af.

Dit gebruik van een terugkaatsingsoppervlak is nodig voor het vaststellen van de snelheid, de relatieve verzwakking van de amplitude en de frequentieverschuiving van de ultra-35 sone signalen, maar niet nodig voor het vaststellen van discontinuïteiten . Natuurlijk zou het ook mogelijk zijn om het terugkaatsingsoppervlak 23 met de steunwanden 25 weg te laten en in plaats daarvan een ander terugkaatsingsoppervlak 0020341 -9" te nemen dat bijvoorbeeld deel uitmaakt van de houder voor de smelt. Door de getekende opstelling wordt de kwestie echter sterk vereenvoudigd, omdat de sonde 1 kan worden geïnstalleerd en verplaatst zonder dat men zich zorgen hoeft te 5 maken over het richten van de sonde of over het opnieuw instellen van de afstand die de signalen moeten doorlopen.

Het reflecterende oppervlak 23 dient zich op een afstand van tenminste 1,25 cm van het oppervlak 9 van het einde 5 te bevinden. Zo kan bijvoorbeeld een afstand D tussen 10 3,8 en 5 cm worden gebruikt. De weg van het signaal door de smelt is dan voldoende lang om kenmerkende gegevens te -kunnen verkrijgen. Ook dient de afstand D zodanig te zijn dat de verhouding van de afstand D tot de lengte van de sonde (A + B) kleiner is dan de verhouding van de signaal-15 snelheid door de smelt tot de gemiddelde signaalsnelheid door de sonde (tijdens het bedrijf). Dit dient om de mogelijkheid van een overlapping van de opgevangen signalen uit de smelt met de tweede terugkaatsing vanaf het scheidingsvlak van sonde en smelt te vermijden.

20 Ter wille van een goede bevochtiging wordt het ' werkzame einde van de sonde bij voorkeur bedekt met een laagje aluminium enwel door opdampen in vacuum. Bij het dompelen van het werkzame einde in een aluminiumsmelt met een temperatuur van ten hoogste 850°C zal dit einde dan doorgaans binnen 25 de minuut (bijvoorbeeld in 15 seconden) door het gesmolten aluminium worden bevochtigd. Wordt de sonde vervolgens uit de metaalsmelt gehaald, aan de atmosfeer blootgesteld, afgekoeld en opnieuw in de smelt gedompeld, dan zal het bevochtigen opnieuw.in korte tijd, bijvoorbeeld binnen de 30 minuut (en gewoonlijk in 15 seconden) plaatsvinden.

Ter verkrijging van deze bevochtigingseigenschap-pen wordt het aluminiumlaagje bij voorkeur op de volgende wijze op het werkzame einde van de titaansonde aangebracht: Eerst wordt het werkzame einde chemische geetst 35 ter verwijdering van titaanoxiden en andere reactieprodukten van het oppervlak. Dit kan geschieden met een zure waterige oplossing die tenminste één der stoffen chroomzuur, fluor-waterstofzuur, fosforzuur, salpeterzuur, natriumsulfaat of -10- zwavelzuur bevat. Goede resultaten zijn bijvoorbeeld verkregen met een oplossing van 20 gew.% fluorwaterstofzuur en 30 gew.% salpeterzuur in water. Het etsen wordt voortgezet totdat een voldoende hoeveelheid elementair titaan van het 5 oppervlak is verwijderd zodat de korrelstructuur van het titaan aan dat oppervlak zichtbaar wordt.

Het geetste werkstuk wordt dan in een vacuum-atmosfeer met een druk van bijvoorbeeld 50-300 micron (bijvoorbeeld circa 200 micron) gebracht, waar het oppervlak 10 van het werkzame einde wordt gebombardeerd met een geïoniseerd gas afkomstige van glimontladingen. Dit geschiedt bij voorkeur gedurende 15-60 minuten, bijvoorbeeld gedurende 45 minuten. Hierdoor worden nog meer hitaanoxiden en andere reaktieprodukten van het oppervlak verwijderd.

15 Nadat de druk van de omringende atmosfeer verder is teruggebracht, bij voorkeur tot 0,005-0,5 micron (bijvoorbeeld circa 0,01 micron) wordt gedurende 15-30 seconden (bijvoorbeeld 20 seconden) aluminium op het oppervlak van het werkzame einde opgedampt ter vorming van de gewenste 20 bekledingslaag.

Het is gewenst om het werkzame einde binnen enkele minuten na de verwijdering van de sonde uit de vacuum-atmosfeer in een aluminiumsmelt te dompelen teneinde dit werkzame einde af te dichten en oxidatie daarvan te verhin-25 deren. Ook kan het nuttig zijn om de sonde op dit moment in bedrijf te stellen. Na verwijdering van de sonde uit de smelt en afkoeling kan zij worden opgeborgen.

Voor het bedienen van de.sonde kan de voor een puls-echomethode gebruikelijke schakeling worden gebruikt.

30 Een voorbeeld hiervan is beschreven in het Amerikaanse ootrooischrift 2.280.226. Goede resultaten zijn verkregen met een reflectoscoop model S-80 en een pulsafgever/ontvanger model PR-l van Automation Industries Ine. Ook kan een ver-zwakkingsvergelijker model 9000 van Matec Ine. worden ge-35 bruikt.

In figuur 3 is een voorbeeld van een schakeling voor het bedienen van de sonde 1 getekend in de vorm van een blokdiagram. Volgens dit schema worden ultrasone signa- 8 02.0 3 41 * . -11- len van een pulsoscillator. 33 en een hoogfrequent-oscillator 35 toegevoerd aan een modulator 37, die zijn signalen naar een versterker 39 stuurt. De signalen uit de versterker 39 vormen pulsen van radiofrequentie met een duur van enkele 5 microseconden en een repeteersnelheid van 50-5000 Hz (bijvoorbeeld circa 2,5 kHz). De repeteersnelheid van deze pulsen is niet van groot belang, maar dient voldoende klein te zijn om te verhinderen dat reflecties van achtereenvolgen-* de pulsen elkaar overlappen. De maximale pulsamplitude kan 10 enkele honderden tot enkele duizenden volt bedragen maar het opvoeren van het voltage doet de gevoeligheid niet noodzakelijk in dezelfde mate stijgen, zodat een waarde van circa 500 volt meestal voldoende is. De pulsdragerfrequentie dient overeen te komen met hetgeen vereist is voor het 15 inspecteren van gesmolten aluminium, bijvoorbeeld 9,5 MHz en zal natuurlijk afhangen van de bedrijfsomstandigheden van . de piezoelektrische transducent 13.

Het signaal uit de versterker 39 gaat naar de transducent 13 via een aanpassingsnetwerk 41 dat dient voor 20 aanpassing van hét capacitiève uitgangskarakter van de transducent aan het inductieve karakter van de daaropvolgende leiding. De door de versterker 39 bfekrachtigde transducent 13 stuurt via de sonde 1 ultrasone signalen in de smelt en óntvangt echosignalen daaruit terug, die na omzetting in 25 elektrische signalen via het aanpassingsnetwerk 41 aan de afgestemde ontvanger 43 worden toegevoerd. Het uitgangssignaal van de ontvanger 43 gaat via een variabele verzwakker 49 naar een oscillograaf 45, waarvan de tijdbasissynchronisatie-aansluiting 51 via een variabele vértragingslijn 53 de uit-30 gangsimpulsen van de impulsoscillator 33 krijgt toegevoerd.

Aangezien de uitgestuurde en de opgevangen pulsen beide in de ontvanger 43 terechtkomen, kunnen zij gelijktijdig op het beeldscherm van de oscillograaf 45 worden afgelezen. Overigens kan de vértragingslijn 53 zodanig wor-35 den ingesteld dat de uitgestuurde pulsen niet op het beeldscherm verschijnen. >

Met behulp van de verzwakker 49 kan de amplitude van de pulsen op het beeldscherm worden ingesteld, hetgeen 8020348 ' t -12- * nuttig kan zijn voor calibreringsdoeleinden. Zo kan het bij inspectie van de smelt op onregelmatigheden of onopgeloste deeltjes nuttig zijn om het beeldscherm met behulp van een korrektiekromme voor afstand en amplitude te calibreren op 5 dèfekten van bekend type en bekende afmetingen, zoals een aluminiumbolletje van 0,6 cm.

De uitlèesgeVoeligheid voor de opgevangen pulsen kan worden ingesteld door keuze of instelling van de uitgestuurde pulsdragerfrequentie. Aangezien de gevoeligheid 10 kan variëren met het type meting dat gedaan wordt, is het gebruikelijk om de hoogfrequent oscillator 35 een variabele regeling te geven.

De beschreven sonde is uitstekend geschikt voor het nagaan van de kwaliteit van gesmolten aluminium bij.

15 reinigings en gietbewerkingen. De sonde is eenvoudig, stoer en betrouwbaar en kan worden gebruikt voor de dagelijkse kwaliteitskontrole op routinebasis. Verder kan de sonde worden gebruikt voor het onderzoeken of demonstreren van bepaalde effekten of variabelen in een proces, voor het vast-20 stellen van kwaliteitseisen bij een proces of produkt, en , ter vergelijking Man de kwaliteit van een bepaalde bewerking met voorheen vastgestelde kwaliteitscriteria.

Met behulp van de sonde 1 kunnen zowel afzonderlijke deeltjes als veranderingen in signaalverzwakking en 25 problemen die verband houden met snelheids- of frequentieveranderingen worden opgespoord. Met geschikte elektronica en uitleesinstrumenten kan elk van deze kwaliteitsmetingen afzonderlijk of in elke gewenste combinatie met behulp van een enkele sonde in de smelt worden gericht.

30 Zoals vermeldt bij figuur 3 kan de kwaliteits- toestand van het metaal in de holte van de sonde worden gemeten door afbeelding van de meetwaarden op een kathode-straalbuis. In plaats daarvan of daarnaast kunnen de signalen echter ook worden geregistreerd. De registratie kan dienen 35 als een integrale kwaliteitsmeting voor de gehele hoeveelheid metaal die door de sonde stroomt, waarbij elke variatie of kwaliteitsprobleem wordt opgetekend op een tijdschaal die voor een volledige bewerking dient.

802 0 3 4'8 * ' . -13-

Voor het meten, of registreren van de metaal-kwaliteit op diverse plaatsen kunnen meer sondes worden gebruikt. Ook kan een enkele sonde op verschillende plaatsen worden aangelegd, aangezien er geen aanmerkelijke vertraging 5 in het funktioneren optreedt wanneer de sonde voor het eerst wordt gebruikt of wanneer deze naar een andere plaats wordt overgebracht.

Hoewel de beschreven sonde zowel voor het uitsturen als het opgangen van ultrasone signalen kan dienen, 10 zal het duidelijk zijn dat de uitvinding ook sondes omvat die slechts voor één van deze funkties bedoeld zijn. Verder zal het duidelijk zijn dat de sonde ook transducenten met magnetostrictie in plaats van piezoelektrische transducenten kan dragen en dat de sonde ook gebruikt kan worden voor het 15 behandelen in plaats van het inspecteren van gesmolten aluminium.

* 8020349

Claims (19)

1. Sonde voor het geleiden van ultrasone signalen tussen een transducent en een aluminiumsmelt, met het kenmerk, dat het werkzame einde van de sonde hoofdzakelijk uit titaan bestaat en een in vacuum opgedampt laagje aluminium draagt, 5 zodat bij het dompelen van de sonde in een aluminiumsmelt van maximaal 850°C, het werkzame einde binnen 1 minuut door gesmolten aluminium wordt bevochtigd.

2. Sonde volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bekledingslaag van aluminium op het werkzame einde is 10 aangebracht door: (a) het oppervlak van het werkzame einde chemisch te etsen ter verwijdering van titaanoxiden en andere reaktie-produkten, (b) het werkzame einde in een vacuumatmosfeer te 15 plaatsen, (c) het oppervlak van het werkzame einde te bombarderen met ionen van een glimontlading teneinde nog meer titaanoxiden en andere reaktieprodukten te verwijderen, (d) de druk van de vacuumatmosfeer te verminderen, 20 (e) aluminium in vacuum op te dampen teneinde op het werkzame einde een bekledingslaag te vormen.

3. Sonde volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stap, (a) wordt uitgevoerd met een zure waterige oplossing die tenminste één der volgende stoffen: chroomzuur, 25 fluorwaterstofzuur, fosforzuur, salpeterzuur, natriumsulfaat, zwavelzuur bevat.

4. Sonde volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de oplossing in hoofdzaak 20 gew.% fluorwaterstofzuur en 30 gew.% salpeterzuur in water bévat.

5. Sonde volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat bij de stap (a) een voldoende hoeveelheid elementair titaan van het oppervlak van het werkzame einde wordt verwijderd teneinde de korrelstructuur van het titaan aan dat oppervlak zichtbaar te maken.

6. Sonde volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stap (c) wordt uitgevoerd in een vacuumatmosfeer met een druk van 50-300 micron. . -15- t

- 7. Sonde volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de stap (c) gedurende 15-60 minuten wordt uitgevoerd.

8. Sonde volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stap (e) wordt uitgevoerd in een vacuumatmosfeer met 5 een druk van 0,005-0,5 micron.

9. Sonde volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de stap (e) 15-30 seconden duurt.

10. Sonde volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat na de stap (e) het werkzame einde uit de vacuumatmosfeer 10 wordt verwijderd en in een aluminiumsmelt wordt gedompeld teneinde oxidatie te voorkomen.

11. Werkwijze voor het maken van een sonde voor het geleiden van ultrasone signalen tussen een transducent en een aluminiumsmelt, met het kenmerk, dat een sonde met 15 een werkzaam einde van hoofdzakelijk titaan achtereenvolgens aan de volgende stappen wordt onderworpen: (a) chemisch* etsen van het oppervlak van het werkzame einde ter verwijdering van titaanoxiden en andere reaktieprodukten, 20 (b) plaatsing van het werkzame einde in een vacuumatmosfeer, (c) bombarderen van het oppervlak van het werkzame einde met ionen uit een glimontlading ter verwijdering van nog meer titaanoxiden en andere reaktieprodukten, 25 (d) verlaging van de druk van de.vacuumatamos- feer, (e) opdampen van aluminium in vacuum ter vorming van een bekledingslaag op het werkzame einde.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het 30 kenmerk, dat de stap (a) wordt uitgevoerd met een zure waterige oplossing die tenminste één der volgende stoffen: chroomzuur, fluorwaterstofzuur, fosforzuur, salpeterzuur, natriumsulfaat, zwavelzuur bevat.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het 35 kenmerk, dat de oplossing in hoofdzaak 20 gew.% fluorwater-stofzuur en 30 gew.% salpeterzuur in water bevat.

14. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat bij de stap (a) een voldoende hoeveelheid ele- ® Ö 2 0 3 4 9 -16- ' t mentair titaan wordt verwijderd teneinde de korrelstructuur van het titaan aan het oppervlak van het lichaam bloot te leggen.

15. Werkwijze volgens conclusie 11, met het 5 kenmerk, dat de stap (c) wordt uitgevoerd in een vacuüm- atmosfeer met een druk van 50-300 micron.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de stap (c) 15-60 minuten duurt.

17. Werkwijze volgens conclusie 11, met het 10 kenmerk, dat de stap (e) wordt uitgevoerd in een vacuum met een druk van 0,005-0,5 micron.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de stap (e) 15-30 seconden duur.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het 15 kenmerk, dat na de stap (e) het werkzame einde uit de vacuumatmosfeer wordt gehaald en in een aluminiumsmelt wordt gedompeld ter voorkoming van oxidatie. .<) ~ 8020349