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1、1 应用物理教研室 Xi anPolytechnicUniversity 第8章锻件超声检测 2 锻件检测方法概述检测条件的选择扫描速度和灵敏度的调节缺陷位置和大小的测定缺陷回波的判别锻件质量级别的评定锻件检测应用实例 主要内容 3 1 轴类锻件检测 一 锻件检测方法概述 1 直探头径向检测和轴向检测用直探头作径向检测时要将探头置于外圆作全面扫查 以发现轴类锻件中常见的纵向缺陷 A位置 用直探头作轴向检测时 将探头置于轴的端面 并在端面做全面扫查 以检测出与轴线相垂直的横向缺陷 B位置 4 2 斜探头周向检测和轴向检测当缺陷呈径向或与轴线呈一定角度时 用斜探头做正 反两个方向的全面扫查 5 2
2、 饼类 碗类锻件检测 从端面检测时 探头置于锻件端面进行全面扫查 以检出与端面平行的缺陷 从锻件侧面作径向检测时 探头在锻件侧面扫查 以发现某些方向轴向缺陷 6 3 筒形或环形锻件检测 1 直探头检测 从外圆发现与轴线平行的缺陷 从端面发现与轴线垂直的缺陷 7 2 斜探头检测 轴向检测 发现与轴线垂直的缺陷 周向检测 发现与轴线平行的缺陷 轴向检测周向检测 8 二 检测条件的选择 1 探头的选择 对于纵波直入射法 可选用单晶探头 低碳钢或低合金钢材料 频率 2 5MHz 探头尺寸 14mm 25mm 奥氏体钢材料 频率 0 5 2MHz 探头尺寸 14mm 30mm 对于横波检测 一般选择K
3、1 0的斜探头进行检测 对于较小的锻件或为了检出近表面缺陷 可选用双晶直探头 常用频率为5MHz 9 2 纵波直入射法检测面的选择 锻件检测时 原则上从两个相互垂直的方向进行检测 并尽可能地检测到锻件的全体积 若锻件厚度超过400mm时 应从相对两端面进行100 的扫查 环形锻件检测 10 饼形锻件 筒形锻件 11 3 试块选择 采用单晶直探头检测时 常选用CS 标准试块 12 工件检测距离小于45mm时 应采用双晶探头和CS 标准试块来调节检测灵敏度 13 14 当检测面为曲面时 应采用CS 标准试块来测定由于曲率不同引起的耦合损失 15 三 扫描速度与灵敏度的调节 1 扫描速度的调节 扫描
4、速度可在试块上进行 也可以在锻件上已知尺寸的部位上进行 调节扫描速度时 一般要求第一次底波前沿位置不超过水平刻度极限的80 以利于观察一次底波后的某些信号情况 2 检测灵敏度的调节 底波调节法 x 3N 试块调节法 x 3N 16 底波调节法 当锻件被探测部位厚度x 3N 且锻件具有平行底面或圆柱曲底面时 常用底波来调节灵敏度 1 计算 对于大平底或实心圆柱体 同距离处底波与平底孔回波的分贝差为 对于空心圆柱体 同距离处圆柱曲底波与平底孔回波的分贝差为 d 空心圆柱体内径 mm D 空心圆柱体外经 mm 外圆径向检测 内孔凸柱面反射 内孔径向检测 外圆凹柱面反射 17 2 调节 探头对准完好区
5、的底面 调 增益 使底波B1达基准高度 然后用衰减器增益 dB即可 底波B1 80 缺陷波 80 18 例1 用2 5P20Z探头径向检测 500mm的实心圆柱体锻件 cL 5900m s 问如何利用底波调节500mm 2灵敏度 19 例2 用2 5P20Z探头径向检测外径为 1000mm 内径为 100mm的空心圆柱体锻件 cL 5900m s 问如何利用底波调节450mm 2灵敏度 20 试块调节法 1 单晶探头检测 当锻件的厚度x 3N 应利用具有人工反射体的试块来调节灵敏度 如CS 和CS 试块 调节时将探头对准试块的平底孔 调 增益 使平底孔回波达基准高度即可 例1 用2 5P20Z
6、探头检测厚度为50mm的小锻件 采用CS 试块调节50 2灵敏度 试块与锻件表面耦合差3dB 问如何调节灵敏度 解 将探头对准CS 试块中1号试块的 2平底孔 距离为50mm 调 增益 使 2回波达满刻度的60 然后再用 衰减器 增益3dB 这时50 2灵敏度就调好了 21 例2 用2 5P14Z探头检测底面粗糙厚为400mm的锻件 问如何利用100 4平底孔调节400 2灵敏度 试块与工锻件表面耦合差6dB 22 2 双晶探头检测 采用双晶探头检测时 要利用CS 试块来调节灵敏度 先根据检测要求选择相应的平底孔试块 并以此测试一组距离不同直径相同的平底孔回波 使其中最高回波达满刻度的80 在
7、此灵敏度条件下测出其它平底孔的回波最高点 并标在示波屏上 然头连接这些最高点 从而得到一条平底孔距离 波幅曲线 并以此作为检测灵敏度 23 距离 波幅曲线 24 四 缺陷位置和大小的测定 1 缺陷位置的测定 缺陷的深度可根据示波屏上缺陷波所对应的刻度确定 若示波屏上缺陷波前沿所对的水平刻度值为 f 扫描速度为1 n 则缺陷至探头的距离xf为 xf n f 缺陷的平面位置可根据探头的位置确定 O O O 25 2 缺陷大小的测定 锻件检测中 对于尺寸小于声束截面积的缺陷一般用当量法定量 若缺陷位于x 3N区域时 常用当量计算法和当量AVG曲线法定量 若缺陷位于x 3N区域内 常用试块比较法定量
8、对于尺寸大于声束截面的缺陷一般采用6dB测长法和端点6dB测长法 探头移动的距离即为缺陷的指示长度 26 1 平面工件检测6dB测长法 27 2 圆弧面检测6dB测长法 外圆周向测长时 缺陷指示长度为 内孔周向测长时 缺陷指示长度为 L 探头移动的内圆弧长 r 圆柱体内半径 xf2 缺陷的声程 L 探头移动的外圆弧长 R 圆柱体外半径 xf1 缺陷的声程 28 3 密集缺陷回波锻件检测中 示波屏上同时显示的缺陷回波很多 缺陷之间的间隔很小 甚至连成一片 这种缺陷回波称为密集缺陷回波 一般规定在边长50mm的立方体内 数量不少于5个 当量直径不小于 2mm的缺陷为密集缺陷 五 缺陷回波的判断 1
9、 单个缺陷回波锻件检测中 示波屏上单独出现的缺陷波称为单个缺陷回波 一般单个缺陷是指与邻近缺陷间距大于50mm 回波高不小于 2mm的缺陷 2 分散缺陷回波锻件检测中 工件中的缺陷较多且较分散 缺陷彼此间距较大 这种缺陷回波称为分散缺陷回波 一般在边长为50mm的立方体内少于5个 不小于 2mm 29 白点分布 白点波形 密集缺陷可能是疏松 非金属夹杂物 白点或成群的裂纹等 锻件内不允许有白点缺陷存在 这种缺陷危害性很大 30 4 游动回波在圆柱形轴类锻件检测过程中 当探头沿着轴的外圆移动时 示波屏上的缺陷波会随着该缺陷检测声程的变化而游动 这种游动的动态波形称为游动回波 31 5 底面回波当
10、缺陷回波很高 并有多次重复回波 而底波严重下降或消失时 说明锻件中存在平行于检测面的大面积缺陷 当缺陷回波和底波都很低甚至消失时 说明锻件中存在大面积倾斜的缺陷或在检测面附近有大缺陷 当示波屏上出现密集的互相彼连的缺陷回波 底波明显下降或消失时 说明锻件中存在密集性缺陷 32 六 锻件质量级别的评定 JB T4730 2005将锻件质量分为 五级 级最高 级最低 1 缺陷引起底波降低量的质量分级 33 3 密集区缺陷质量分级 2 单个缺陷的质量分级 34 例1 用2 5P20Z探头检测400mm厚的锻件 钢中声速cL 5900m s 衰减系数 0 005dB mm 检测灵敏度为400mm 4mm平底孔 检测中在250mm处发现一处缺陷 其波高比基准波高20dB 试根据JB T4730 2005标准评定该锻件的质量级别 35 例2 用2 5P20Z探头检测面积为400cm2的锻件 检测中发现一密集缺陷 其面积为24cm2 缺陷处底波为30dB 无缺陷处底波为44dB 试根据JB T4730 2005标准评定该锻件的质量级别 36 255515015 4 11dB 级 O O 数据记录 37 Xi anPolytechnicUniversity THEEND
