数字超声波探伤仪按探伤时间分类,数字超声波探伤仪锻件探伤可分为原材料探伤和制造过程中的探伤,产品检验及在役检验。
原材料超声波探伤和制造过程中超声波探伤的目的是及早发现缺陷,以便及时采取措施避免缺陷发展扩大造成报废。产品检验的目的是保证产品质量。在役检验的目的是监督运行后可能产生或发展的缺陷,主要是疲劳裂纹。
a.轴类锻件的数字超声波探伤仪检测
轴类锻件的锻造工艺主要是以拔长为主,因而大部分缺陷的取向与轴线平行,此类缺陷的探测以纵波直探头从径向探测。考虑到缺陷会有其它的分布及取向,因此轴类锻件探伤,还应辅以直探头轴向探测和斜探头周向探测及轴向探测。
1)直探头径向和轴向探测:直探作径向探测时将探头置于轴的外缘,沿外缘作全面扫查,以发现轴类锻件中常见的纵向缺陷。
直探头作轴向探测时,探头置于轴的端头,并在轴端作全面扫查,以检出与轴线相垂直的横向缺陷。但当轴的长度太长或轴有多个直径不等的轴段时,会有声束扫查不到的死区,因而此方法有一定的局限性。
2)斜探头周向及轴向探测:锻件中若在片状轴向及径同缺陷或轴上有几个不同直径的轴段,用直探头径向或轴向探测都难以检出的,则必须使用斜探头在轴的外圆作周向及轴向探测。考虑到缺陷的取向,探测时探头应作正、反两个方向的全面扫查。
b.饼类、碗类锻件的超声波探伤
饼类和碗类锻件的锻造工艺主要以镦粗为主,缺陷的分布主要平行于端面,所以用直探头在端面探测是检出缺陷的方法。
对于上些重要的饼类、碗类锻件,要从两个端面进行探伤,此外有时还要从侧面进行径向探伤。
从两端面探测时,探头置于锻件端面进行全面探测,以探出与端面平行的缺陷。从锻件侧面进行径向探测时,探头在锻件侧面扫查,以发现某些轴向缺陷。
c.筒类锻件的超声波探伤
筒类锻件的锻造工艺是先镦粗,后冲孔,再滚压。因此,缺陷的取向比轴类锻件和饼类锻件中的缺陷的取向复杂。但由于铸锭中差的中心部分已被冲孔时去除,因而筒类锻件的质量一般较好。其缺陷的主要取向仍与筒体外圆表面平行,所以筒类锻件的探伤仍以直探头外圆面探测为主,但对于壁较厚的筒类锻件,须加用斜探头探测。
1)直探头探测:用直探头从筒体外圆面或端面进行探测。外圆探测的目的是发现与轴线平行的周向缺陷。端面探测的目的是发现与轴线垂直的横向缺陷。
2)双晶探头探测:为了探测筒体近表面缺陷,需要采用双品探头从外圆面或端面探测。
3)斜探头探测:对于某些重要的筒形锻件还要用斜探头从外圆进行轴向和周向探测。轴向探测为了发现与轴线垂直的径向缺陷。周向探测是为了发现与轴线平行的径向缺陷。
3. 超声波探测条件的选择
1)超声波探头的选择:锻件超声波探伤时,主要使用纵波直探头,晶片尺寸为Φ14~Φ28mm,常用Φ20mm。对于较小的锻件,考虑近场区和耦合损耗原因,一般采用小晶片探头。有时为了探测与探测面成一定倾角的缺陷,也可采用一定K值的斜探头进行探测。对于近距离缺陷,由于直探头的盲区和近场区的影响,常采用双晶直探头探测。
锻件的晶粒一般比较细小,因此可选用较高的探伤频率,常用2.5~5.0MHz。对于少数材质晶粒粗大衰减严重的锻件,为了避免出现“林状回波”,提高信噪比,应选用较低的频率,一般为1.0~2.5MHz。
2)耦合剂的选择:在锻件探伤时,为了实现较好的声耦合,一般要求探测面的表面粗糙糙R,不高于6.3um,表面平整均匀,无划伤、油垢、污物、氧化皮、油漆等。
当在数字超声波探伤仪试块上调节探伤灵敏度时,要注意补偿块与工件之间因曲率半径和表面粗糙度不同引起的耦合损失。
锻件探伤时,常用机油、浆糊、甘油等作耦合剂。当锻件表面较粗糙时也可选用水玻璃作耦合剂。
3)扫查方法的选择:锻件探伤时,原则上应在探测面上从两个相互垂直的方向进行全面扫查。扫查覆盖面应为探头直径的15%,探头移动速度不大于150mm/s。挡查过程中要注意观察缺陷波的情况和底波的变化情况。
4)材质衰减系统的测定:当锻件尺寸较大时,材质的衰减对缺陷定量百一定的影响。特别是材质衰减严重时,影响更明显。因此,在锻件探伤中有时要测定材质的衰减系数a。衰减系数可利用下式来计算:
式中:[B]1一[B]2——无缺陷处、二次底波高的分贝差:
X——底波声程(单程)。
值得注意的是:测定衰减系数时,数字超声波探伤仪探头所对锻件底面应光洁干净,底面形状为大平底或圆柱面,χ≥3N,测试处无缺陷。一般选取三处进行测试,最后取平均值。