超声检测应用讲述.ppt

2-2-4 超声检测应用 常采用超声波检查的产品形式有锻件、铸件、焊接件，复合材料和其他材料等。 主要应用有两方面： 原材料或新构件的生产型检测； 在役设备的检测。 (1) 锻件检测 锻件中缺陷大致分为由铸锭中缺陷引起的和锻造过程中所产生的两种类型，常见缺陷如下。 A 缩孔 铸锭冷却收缩时形成的孔洞，锻造前切头量不足而残留下来，常见于轴类锻件一端、并位于横截面中心，具有较大的体积和轴向长度。 B 缩松 铸锭冷却收缩时形成不致密和小孔穴，单个尺寸很小，呈弥散分布，当锻件锻压比不足时未能焊合，这种缺陷一般也在锻件中心。 C 夹杂物 根据其来源和牲质可分为：内在非金属夹杂物、外来非金属夹杂物和金属夹杂物。内在非金属夹杂物尺寸较小，常被钢液漂浮、位于钢锭的最后凝固区域。外来非金属夹杂物尺寸较大，位置不固定。 D 裂纹 裂纹种类甚多，形成的原因不一。 为了确保探头和工件表面接触良好，被探表面最好经过机械加工，使表面粗糙度达到要求。 如不能进行机械加工，工件的被检表面也应该用砂轮或其它工具打磨，除掉表面的氧化皮、油污、锈蚀和斑痕等不利于超声检测的障碍物。 在锻件超声检测中，发现缺陷的能力与缺陷在工件中的取向关系极大，在检测前必须熟悉锻件的加工艺，分析缺陷在锻件中存在的形式，并选取最佳探测面。 注意事项： 1 频率选择：大型锻件在热处理前由于晶粒粗大，只能采用频率为0.5～1MHz的探头检测，而淬火、回火后则可用2～5MHz频率。 国内常用的检测频率是2.5MHz，国外常用的为2～2.5MHz。用得最广泛的探伤方法是纵波脉冲反射法，必要时对径向缺陷也可用斜探头作横波检测。 2锻件中最常见的缺陷是非金属夹杂与裂纹，这两种缺陷在检测中仅用反射波高度和缺陷深度指示比较难以区分，还必须从移动探头时得到的图形变化来补充。夹杂物一般位于锻件中心部位或环状部位，其波型大多表现为数量很多、大小不一的密集反射波。裂纹一般更规则、更分散，其大小比非金属夹杂物均匀，而且与锻造方向有关。与夹杂物相比，裂纹反射波间的基线明显地分开。裂纹区的反射波衰减显著，为了使差异更明显，有时采用5MHz频率。 3轴类锻件、运转时转速很高，承受较大载荷的如发动机主轴、汽轮机及发电机的转子轴以及柴油机曲轴等。为保证轴类锻能正常工作，必须用超声检测其内部缺陷，所用频率通常为2.5MHz，用直探头在轴的圆周上进行检测，可有效地检测轴的内部缺陷。 4锻件毛面探伤的困难在于表面有较厚的氧化皮和表面粗糙度已超过声波波长，造成超声散射。解决的办法是采用非接触的电磁超声检测或采用低频和大直径聚焦声束法。 (2) 铸件检测 铸件中的常见缺陷： (1)针孔和气孔：一般都发生在其吸附物或发生源附近，也有是因浇注不善引起的。 （2）缩孔和缩松：金属凝固时，由于收缩会形成缩孔和缩松，缩孔是因金属液不能充分补充而产生的。缩松是分散的缩孔，在工件中表现为多孔性疏松部分。 （3）砂眼与渣眼：大多是由于浇注系统设计不当形成的，砂型不均匀、浇注时除渣不够、操作不当等也都可能形成砂眼或渣眼。 （4）热裂纹：铸件各部分冷却速度不同，其热应力超过材料强度时铸件产生裂纹，裂纹发生在应力最大的部位，可能在表面，也可能在内部。 （5）粗晶和树枝晶：与锻件相比，铸件内部晶粒一般比较粗大，并存在组织的各向异性。 （6）粗糙表面：铸件的铸态表面比较粗糙。 由于铸件中晶粒粗大和组织不致密，超声波在铸件中传播时衰减比较大，穿透性能较差。因此，与其它工件相比必须特别注意材料的衰减系数。 随着晶粒粗大，金属结晶方向上的弹性各向异性变得明显，使不同方向上的声速造成差异，最大甚至可达5.5%。 而且，铸件内不同位置上组织的致密性也不一致，使铸件超声检测时定位困难。 铸件的铸态表面比较粗糙，不容易得到良好的声耦合，因此铸件的检测灵敏度比较低，难以检出比较小的缺陷。 为提高铸件超声检测的可靠性，研究超声波在铸件粗大晶粒组织中的传播机理和铸造缺陷的检测方法，已经成为热门的研究课题。 铸钢件：铸钢件的超声检测相对比较容易，这是因为一般铸钢件中的衰减不是特别大，因此声的穿透性还是可以的。用超声波检测奥氏体铸钢件比较困难，因为它的晶粒粗大，晶界反射出现的林状回波使缺陷的反射波受到干涉。目前比较有效的办法是采用窄脉冲探头和聚焦探头。 铸铁件：与铸钢件相比，超声波对铸铁工件的穿透性较差，容易产生林状回波，探伤比较困难。不过不同铸铁件对超声波的穿透性的影响不一样，灰口铸铁由于有粗大的片状石墨，超声的穿透性极差，探伤非常困难。球墨铸铁的球状石墨对超声穿透性的影响就小一些，白口铁的超声穿透性相对最好，甚至频率高一些也能探伤。目前球墨铸铁的超声检测比普遍，而且可以评定其内部组织状况。 有色金