NL8020380A - - Google Patents

Description

V

80 20 3 8 0 • Sonde voor het inspecteren van gesmolten aluminium met behulp van ultrasone golven.

Het gebruik van ultrasone golven voor het inspecteren van gesmolten aluminium is bekend.

5 ' , ·"

Zo kan gesmolten aluminium worden geïnspecteerd 10 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 discontinuïteiten 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).

80 2 0.3 8 0 ' - . -2- t

Piezo-elektrische transducenten hebben het 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 1Ö 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. Totnutoe hebben de sondes meestal de vorm van een staaf van 60 cm lengte van 2,5 cm diameter, voorzien van een koelmantel nabij het transducenteinde.

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.

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

(c) Goed bestand tegen aantasting door het ge4. 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 -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 staven bij hqge 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 (ex'+ģ). 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 ' .1 02 0 31® ...

. l' -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 werden 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 bevobhtiging 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.

Bij het niet-destructieve onderzoek van vaste materialen met behulp van geluidsgolven is het bekend om 25 een enkele sonde en een enkele transducent voor het uitsturen en ontvangen van ultrasone signalen te gebruiken.

In het Amerikaanse octrooischrift 3.444.'726 worden echter diverse sondes en diverse transducenten voor het inspecteren van gesmolten aluminium gebruikt. Eén van de 30 sondes is gekoppeld aan een transducent voor het uitsturen van signalen terwijl een andere sonde is gekoppeld aan een transducent voor het opvangen van de echo's. De uitgestuurtde signalen botsen tegen een reflecterend oppervlak dat in de smelt is gedompeld, waarna de verkregen echo's worden opge-35 vangen. Bij gebruik van deze opstelling dient de afstand van het reflecterende oppervlak tot de sondes nauwkeurig te worden gemeten, terwijl ook de sondes goed moeten worden gericht. Verder is deze opstelling niet gemakkelijk van de 102 0 3 8 0 V'··. -5- ene plek naar de andere binnen de smelt te bewegen.

De uitvinding beoogt nu een sonde te verschaffen, die in diverse opzichten is verbeterd.

Zij verschaft een sonde voor het inspecteren 5 van gesmolten aluminium met behulp van ultrasone golven.

De sonde heeft een lichaam dat in hoofdzaak uit titaan bestaat en bij voorkeur in monofase. Het lichaam heeft twee einden, elk met een nagenoeg plat eindvlak dat nagenoeg loodrecht op de langsas van het lichaam staat. Het ene einde 10 vormt het werkzame einde van de sonde en heeft een lengte van circa 0,3 tot 7,5 cm (bij voorkeur 0,6 tot 5 cm). Naast het werkzame einde heeft het lichaam een zijdelings gedeelte, dat een koelzone voor de sonde vormt.

De sonde omvat verder koelmiddelen zoals een 15 watermantel of dergelijke, voor het afvoeren van warmte in de koelzone. Deze koelmiddelen hebben het vermogen om de sonde zodanig te koelen dat als het werkzame einde na dompelen in een aluminiumsmelt van 675-825°C een thermisch evenwicht bereikt, er in de koelzone. in de richting van de langs-20 as een negatieve temperatuurgradient van tenminste 200°C per 2,5 cm heerst en de temperatuur van het andere einde van het lichaam op 300°C of minder wordt gehouden.

Bij voorkeur heeft de sonde verder een nagenoeg plat terugkaatsingsoppervlak, dat zich op enige afstand 25 tegenover het nagenoeg platte eindvlak aan het.werkzame einde van het lichaam bevindt en evenwijdig daaraan loopt.

Een voordeel van deze sonde is dat zij een verplaatsbare zender-ontvanger-eenheid vormt voor gebruik bij een puls-echomethode voor het inspecteren van gesmolten 30 aluminium. Een tweede sonde voor het uitsturen of ontvangen van de ultrasone signalen is niet nodig.

Een ander voordeel is dat tengevolge van de speciale vormgeving, titaan voor deze sonde kan worden gebruikt zonder nadelige verzwakking van de signalen.

35 Een derde voordeel is dat de problemen die ver band houden met het richten van een aantal sondes niet optreden.

® if? Q f\ t ® Ve;tder is het van hoordeel dat de sonde gemakke- . P, ö t y α θ |· ·. , ' -6- lijk in de smelt kan worden geplaatst zonder onderbreking van de inspectiewerkwijze.

Voor een nadere bespreking van de sonde volgens de uitvinding wordt verwezen naar de tekening, waarin: 5 Figuur 1 een sonde volgens de uitvinding in zij aanzicht weergeeft?

Figuur 2 dezelfde sonde in vooraanzicht met enkele delen verwijderd en weggebroken, weergeeft; terwijl

Figuur 3 een voorbeeld van een elektrische scha-10 keling (in de vorm van een blokdiagram) voor het bedienen van de sonde van figuur 1 en 2 laat zien.

In figuur 1 en 2 ziet men een sonde 1 in een uitvoeringsvorm die momenteel de voorkeur geniet.

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 siliconenoliè 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 transducenteri met een kristal van kwarts, bariumtitanaat of een geschikt keramisch materiaal. Een voorbeeld is de platte transducent uit de A-300Q 35 serie van Panametrics, Inc., die geschikt is voor dompelen.

De werking van een piezo-elektrische transducent wordt beperkt door zijn Cüriepunt. Zo dient een transducent met een kwartskristal bij temperaturen van 300°C of minder* 8020380 ' -7- en een transducent met een bariumtitanaatkristal bij temperaturen van 110°C of minder te worden gebruikt. Daarom is het belangrijk, dat de sonde I 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 dergelijke.

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 oppervlak 9 aan het einde 7. binnen de . gewenste grenzen voor de piezo-elektrische transducent 13 8 0 2 0:3.8 -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 watermantel 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 terug-kaatsingsoppervlak 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 terugkaatsings- . oppervlak 23 en het lichaam 3 alle uit één stuk titaanstaaf zijn gemaakt, waarbij de hólte 27 door een machinale bewer-25 king wordt aangebracht.

Het vlak 9 van het einde 5 en het terugkaatsings-oppervlak 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 8020380 -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 *, - - i 0 2 0 3 8 0- -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 tiitaanoxiden 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 octrooischrift 2.280.226. Goede resultaten zijn verkregen met een reflectoscoop model S-80 en een pulsafgever/ontvanger model PR-1 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- 8020380 - -11- t 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-t 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 het capacitiéve 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 öntvangt 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 vertragingslijn 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 vertragingslijn 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 8020380 -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 défekten 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 van de kwaliteit van een bepaalde bewerking met voorheen vastgestelde kwaliteitscriteria.

. Met behulp van de sonde 1 kunnen zowel afzonder lijke 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 o.f 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. * 8020380 ’ ' -13- 4

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 funktionéren optreedt wanneer de sonde voor het eerst wordt gebruikt of wanneer deze naar een andere plaats wordt overgebracht.

β ©'2 0-3 8 0 '

Claims (7)

1. Sonde voor het inspecteren van een aluminium-smelt met behulp van ultrasone golven, gekenmerkt door: (a) een lichaam van hoofdzakelijk titaan met twee einden, elk met een nagenoeg plat eindvlak dat nagenoeg 5 loodrecht op de langsas van het lichaam staat, waarbij één der einden het werkzame einde vormt en een lengte van 0,3- 7,5 cm heeft, en verder met een zijdelings gedeelte dat naast het wefckzame einde ligt en een koelzone voor de sonde vormt, en 10 (b) koelmiddelen zoals een watermantel of derge lijke, ter koeling van de sonde, welke koelmiddelen het vermogen hebben om de sonde zodanig te koelen dat als het werkzame einde na dompelen in een aluminiumsmelt van 675-825°C een thermisch evenwicht bereikt, er binnen de koelzone in 15 de richting van de laggsas van het lichaam een negatieve temperatuurgradient van tenminste 200°C per 2,5 cm heerst en de temperatuur van het andere einde van het lichaam op 300°C of minder wordt gehouden.

2. Sonde volgens conclusie 1, met het kenmerk, 20 dat tevens een nagenoeg plat.terugkaatsingsoppervlak aanwezig is, dat zich op enige afstand tegenover het nagenoeg platte eindvlak van het werkzame einde van het lichaam bevindt en nagenoeg evenwijdig daaraan loopt.

3. Sonde volgens conclusie lof 2, met het 25 kenmerk, dat tussen het nagenoeg platte eindvlak aan het werkzame einde van het lichaam en het nagenoeg platte térug-kaatsingsoppervlak een holte aanwezig is.

4. Sonde volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat aan het nagenoeg platte eindvlak '’an het andere einde 30 van het lichaam een piezoelektrische ultrasone transducent is bevestigd.

5. Sonde volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat het nagenoeg platte eindvlak aan het werkzame einde van het lichaam en het nagenoeg platte terugkaatsingsopper-35 vlak elk afmetingen.van circa 5 bij 5 cm hebben en een onderlinge afstand van circa 3,8 tot 5 cm vertonen. A ï ö ft

6. Son^e volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, 8 öZ o 5 o y -15- * dat de koelzone een lengte van circa 6,25 tot 7,5 cm heeft.

7. Sonde volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de koelmiddelen het vermogen hebben om de sonde zodanig te koelen dat als het werkzame einde na dompelen in een 5 aluminiumsmelt van 675-825°C een thermisch evenwicht bereikt, de temperatuur van het andere einde van het lichaam beneden het Curie-punt van de transducent blijft. 8020380