超声波检测有关加工部件残缺及硬度超声波检测的研究

时间：2019-05-19 03:31:32　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　【摘要】超声波检测技术一般包括超声波厚度测量、超声波应力检测技术、超声波探伤技术以及超声波晶粒度检测技术等，属于一种无损检测技术。超声波探伤技术普遍采用的方法为：超声波探伤中有穿透探伤法、共振探伤发以及脉冲反射法。其中脉冲反射法的工作原理是通过检测工件硬度和缺陷部分反射的回波判断工件是否存在残缺，穿透法的工作原理是通过判断工件缺陷部分的阴影检测工件是否存在残缺，共振法的工作原理是通过判断工件产生的驻波情况检测工件是否存在残缺，同时还可以检测工件的厚度。
　　【关键词】超声波检测;超声脉冲法;伤残厚度
　　
　　在目前的工业生产中，检测工件伤残时通常应用射线探伤法。但是如果需要检测的工件体型过大或者工件厚度较高时，当使用射线不容易对这些工件进行检测室，比如，如果大部分射线在穿透物体时，会受到工件厚度和材料的影响，而且如果工件的体积比较大的情况下，工作环境和空间又会限制射线的使用,并且射线检测法无法准确的检测存在疏松类残缺的铸件以及存在微孔类残缺的铸件。而超声波探伤不但更加加灵敏、精确，而且几乎可以在所有情况下使用。
　　1、超声波在不同频率下的反射
　　超声波的频率会对超声波的传播产生影响，超声波的频率与波长的乘积为超声波的声速，通常声速是定值，因此频率越高，波长越短，因此如果使用高频率的超声波，超声波的波长就会缩短，这样当超声波检测物体时就会产生严重的衰减，从而影响超声波反射波和超声波绕射波。当超声波频率达到5MHz时，就无法检测到超声波反射信号，因此也无法对铸件进行伤残检测。
　　2、超声波进行铸件伤残检测的方法
　　2.1单面平测法
　　平面检测法适用于被测铸件的可测表面只用一个的情况，或者应用于铸件伤残部分在两个对应面的情况。在检测时，被测铸件表面的固定位置安放将超声波换能器安，然后把阵列接收器以规定的距离进行放置，然后对声时值ti进行分析和读取。单面平测法的检测原理是，当超声波换能器距离阵列接收器比较近时，通过损伤层的超声波信号传播速度较快，因此最早传播到阵列接收器，通过声时值可以分析出超声波通过铸件损伤层时的速度；当超声波换能器距离阵列接收器比较远时，通过铸件损伤层的超声波信号消耗的时间要比通过铸件正常部分的超声波信号所消耗的时间短，这种情况下记录的声时值中，主要反映了通过铸件正常部分的超声波信号的速度；如果超声波换能器距离阵列接收器的距离为某个指定长度t0时，通过铸件损伤层的超声波信号与通过铸件正常部分的超声波信号同时被阵列接收器接收。
　　2.2逐层穿透检测法
　　首先需要在铸件损伤部分的两个平行表面上，根据需要分别制造出几对直径50mm，深度不相等的测试孔，然后使用合适的平面换能器检测对每一对测试孔，通过得到的距离和声时值分析出声速值。除此之外，还可以先在铸件损伤部分某个固定位置测量声速，然后在这个位置上制造测试孔，然后在该测试孔中再次测量声速，接着加深测试孔，并再次测量声速，知道两次测量后计算出的声速值相差小于2%或接近最大值为止。
　　3、超声波探伤应用条件
　　3.1选择超声波频率
　　当超声波通过铸件时，会产生衰减，而且如果超声波的频率升高，超声波会以更快的速度衰减，但是如果超声波的频率过低，就会影响检测的精确度，同时还会降低超声波单晶探头的性能，在这种情况下就必须增加超声波单晶探头的体积，所以应该将超声波的频率控制在合适的范围内。由于检测铸件的时候，通常要求尽量减小检测孔的直径，所以探头不能过大，因此通过分析，确定使用2.5MHz的超声波进行铸件伤残检测。
　　3.2选择探头形式
　　根据实际情况和具体需求，在选择探头是应该注意以下方面的内容：注意厚度的选择，厚度通常要求不超过100mm。实际生产中铸件的厚度通常在10mm到40mm左右，有时也会有厚度小于10mm的铸件，如果检测的铸件比较薄，使用单晶超声波探头时容易产生盲区，因此比较适合选择双晶探头，提高检测的精确度。另外，铸件的轮廓结构可能很复杂，可以根据检测条件、生产需求以及铸件轮廓等具体情况选择最适合的超声波探头对铸件进行伤残检测。
　　3.3超声场形式的选择
　　根据探头形式的要求，我们所使用的超声波的声场形式如下，圆盘形声源纵波声场和横波声场，矩形声源的纵波声场和横波声场，聚焦声场，由于铸件中超声波散射性的衰减性，聚焦声场对铸件来说是十分必要的。
　　4、铸造件超声波检测流程分析
　　4.1铸造件内部缺陷及波形
　　铸造件的内部缺陷及波形表现主要有以下几类。气孔类：气孔类的缺陷有单个气孔和密集性气孔，主要表现为单个或多个独立反射波。夹渣类：夹渣类的缺陷有单个夹渣、条状夹渣和密集性夹渣，主要表现为单个或多个连续反射波，其反射波的高度较气孔类反射波低。孔类、缩孔类的缺陷具有一定面积，有时与其他缺陷拌生存在，其反射回波具有气孔类、夹渣类的双重特点。缩松、微孔类：这类缺陷常导致底面回波严重降低或消失。裂纹、冷隔面积类：这类缺陷的检出率与检测方向有关．应使用斜探头进行辅助检测。这些缺陷分布区域不同的零件有不同的特点，在检测中可根据零件的形状选取不同的探头，根据回波的特点并结合铸造工艺知识进行分析，才能对缺陷进行定性与定量。
　　4.2铸造件形状分类
　　根据零件局部的特点，我们把零件的不同区域分为以下几个类型。平面类、曲面类、角过渡类，在曲率半径比较大的曲面可视为是平面。
　　4.3不同形状检测探头类型
　　平面类检测主要用的探头为直探头(单晶或双晶聚焦)。根据零件的厚度选取不同焦距。一般情况下，焦距应为厚度的1/2为宜。晶片尺寸则要根据工作范围决定。在工作范围区域允许的情况下，尽量使用大晶片的探头。当要检测表层缺陷及检测缺陷为裂纹类缺陷时应使用斜探头。曲面检测主要用的探头为直双晶探头及斜探头。当曲率半径较小时，要对探头面进行仿型处理，以达到良好的耦合效果。焦距和晶片的选择与平面类检测原则大致相同。角过渡类检测这类检测主要用的探头为斜探头。
　　5、结论
　　通过对超声场的分析及铸造件的声学特性的研究，制定出超声波聚焦探伤的技术方案及探头制作参数，制作出适用于铸造件的超声波聚焦探头。试验结果表明，这些超声波聚焦探伤非常适用，对铸造件的内部缺陷检测有效、准确。聚焦探头对铸造件的内部缺陷检测十分有效，不同的探头有它特有的适用性。双晶聚焦直探头适用于10-30mm厚度的平面或曲面样品检测，在厚度不同时可选择不同的焦距，晶片的尺寸可根据检测工作面的需要进行选择。根据检测的需要,制作标准试块和对比试块，这些试块适应于不同样品的检测需要。
　　参考文献
　　[1]林维正.苏勇.洪有根.部件裂缝深度超声波检测方法[J].无损检测,2011年(8):323—326
　　[2]林维正.检测部件质量的超生脉冲法的进展[J].无损检测,2010年(6):26—32

相关热词搜索：硬度 超声波 残缺部件

超声波检测有关加工部件残缺及硬度超声波检测的研究

最新文章

热门文章

超声波检测 有关加工部件残缺及硬度超声波检测的研究

最新文章

热门文章

超声波检测有关加工部件残缺及硬度超声波检测的研究