Ultrasonido

Simposio de Metrología

25 al 27 de Octubre de 2006

IMPLANTACIÓN DE TÉCNICAS DE ULTRASONIDO POR INMERSIÓN EN LA INSPECCIÓN DE ENSAMBLES AUTOMOTRICES
Roman Rodulfo Pontigo Volkswagen de México, S.A. de C.V. km 16,5 Carr. México-Puebla, Cuautlancingo, Pue. Tel. (222) 2 30 9517 correo-e: roman.rodulfo@VWM.com.mx Rogelio Amezola Luna Centro Nacional de Metrología km 4,5 Carr. A los Cués, ElMarqués, Qro. Tel. (442) 2 11 05 00 correo-e: ramezola@cenam.mx

Resumen: Se presenta la implantación de técnicas de ultrasonido por inmersión en la detección de fallas internas en soldaduras en ensambles automotrices de gran tamaño como toldos, puertas y cofres. Tradicionalmente en la industria automotriz se utilizan técnicas de contacto, destructivas o rayos X, sin embargo; por técnicas deultrasonido por inmersión se pueden reducir costos y tiempos de operación, obtener una alta confiabilidad de medición y consecuentemente mejorar la calidad del producto. Se aborda el diseño, fabricación y caracterización de un sistema de inspección automatizado en 3D, utilizando un tanque de inmersión de 4,0 m de largo, 2,0 m de ancho y 0,9 m de altura y equipo de medición. El sistema opera en elintervalo de frecuencias de 3,5 MHz a 20 MHz y la frecuencia central es definida en función del tipo de material a inspeccionar y su tamaño de grano. Resultados preliminares y su validación con técnicas destructivas muestran una buena confiabilidad del sistema de inspección, siendo posible detectar fallas internas hasta 0,2 mm en diámetro. Se presentan limitantes en la inspección de algunos sectores delos ensambles, debido a efectos de reflexión, refracción y difracción en ciertas geometrías próximas o en el área de inspección.

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INTRODUCCIÓN La técnica de ultrasonido por inmersión consiste en utilizar el agua como medio de acoplamiento acústico entre el transductor y la pieza a examinar, que a diferencia de las técnicas tradicionales de ultrasonido por contacto, el transductor y lapieza son sumergidos total o parcialmente en un tanque con agua de tal manera que no se requiere tener contacto entre ellos, ya que la onda de ultrasonido viaja a través del agua hasta penetrar en la pieza [1] (ver Fig. 1). La implantación de las técnicas de ultrasonido por inmersión fue enfocada a la inspección de soldaduras en ensambles automotrices de gran tamaño como costados y puertas. Para talefecto, se desarrolló un sistema de inspección mecánico de 5 grados de libertad, con transductores de inmersión de diferentes frecuencias de operación, tamaños de elemento activo y distancias de enfoque. Dicho sistema de inspección fue diseñado, fabricado y caracterizado por grupos de trabajo de Volkswagen de México (VWM) en colaboración con personal del Centro Nacional de Metrología (programaMesura®).

Los Ensayos No Destructivos (END) son técnicas de inspección utilizadas principalmente para evaluar la sanidad interna y externa de materiales, sin deteriorarlos ni alterar o afectar de forma permanente sus propiedades físicas o químicas. Entre los más comunes se encuentran: Ultrasonido, Visual, Partículas magnéticas, Corrientes de eddy, Emisión acústica, Fugas, Líquidos penetrantes,Radiografía, Termografía, Vibraciones; entre otros. Éstos son utilizados en mayor o menor medida en la detección y evaluación de fallas en materiales, como soldaduras. Tradicionalmente, en la evaluación volumétrica de soldaduras en la industria automotriz se utilizan técnicas de ultrasonido por contacto, rayos X o técnicas destructivas, sin embargo; en este trabajo se demuestra que las técnicas deultrasonido por inmersión en agua pueden ser un excelente medio de inspección de soldaduras, principalmente en piezas con geometrías complejas y/o con acabados superficiales rugosos.

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agua

transductor

soldadura placa 1 placa 2 placa 3

onda de ultrasonido

construido con actuadores neumáticos, rieles lineales de aluminio y...