同一材料中的波型转换实例分析.PDFVIP

同一材料中的波型轉換實例分析 黄建明 Wong Kin Ming E-mail : kmwong@.hk 各位請先看這段原著文章:- 1983 年，我公司在用 USK6 － A 型超聲波探傷儀和直探頭（φ20mm; 2.5MHz）檢測香港 貨櫃碼頭的一重型吊機輪軸時，發現在 580mm 的縱波聲程處有一強反射回波信號，於是懷疑 輪軸在該處有裂紋，但輪軸外觀卻無法發現；針對這個可能存在裂紋的位置，我們用其它多種 檢驗方法進行覆核，最終也沒有發現。為了解釋這個問題，我按比例在紙上畫出整個輪軸的剖 面圖 (見圖 1)，然後用作圖法作出缺陷所在的大致位置，根據這種輪軸的兩端面面積小的特點， 又選用了頻率為 4MHz，折射角為 38° 和45° 的 φ10mm 小探頭。經過檢測，發現在軸承頸位 的圓周都有很強的反射信號。按理說，此處裂紋用直探頭理應是很容易探出的，但實際上用直 探頭探測時，在 580mm 處卻有一很強的反射信號；再用手蘸上機油，觸摸輪軸各處，發現在 鍵銷槽端角的位置，反射信號隨著手的確摸而跳動，這說明 580mm 的反射信號來自鍵銷槽端 角。從作圖法很容易畫出聲程所走過的路程；從圖可以看出，有反射信號的聲程應為 L1 + S2 = 138 + 261 = 399mm，而不是 580mm。很明顯，此處發生了波型轉換。 根據波型轉換定律： Sinα / Sinβ = CL / Cs 式中： α ＝ 縱波入射角 β ＝ 橫波反射角 CL ＝ 縱波聲速 Cs ＝ 橫波聲速 即縱波入射到傾角為 20° 的裂紋平面上產生橫波反射 S2，而螢光屏的聲程是按縱波調定的， 所以將橫波通過的距離（S2 ＝ 261mm）折合成縱波聲程：S2 = 261 X 5900 / 3200 = 481mm 由此得到 L1 + S2 = 619mm，它與 580mm 比較接近。 以上經驗，是超聲波型轉換的實例，可供同行們參考借鑒。 圖１ 以上這篇文章是編輯部修改後在（無損檢測）第 13 卷第 2 期 1991 年 2 月刊登的，不知各 位是否看得明白? 我再次提出來是想讓大家看看這個案例全部的分析過程（心路歷程），講出 它每一個細節的故事，希望大家真的明白我的意思。 1 1983 年某日，香港貨櫃碼頭公司工程部總經理和工程師人員以及來自日本廠家人員，兩部 車來了共 7 至 8 個人，當時同車又運來了一條重型吊機的輪軸到我們公司。他們把輪軸抬到實 驗室的地面上放下，然後手持我公司出的一份超聲波檢測報告向我老闆投訴說：「你們報告上 說在軸的 580mm 位置有裂紋，但是現在拆卸後卻無法看見，請問是什麼回事？ 」 我老闆是一名外國人，他很有信心地說：「肉眼不一定看得到，就讓我們再檢測一次給您 們看看吧！」於是他叫我們再次進行檢測。我們在客戶面前用超聲波和磁粉探傷方法針對 580mm 位置，反覆地檢測，可是卻無法找到任何裂紋顯示；客戶看到這種情況當然是非常不 滿，因為日本公司翻查紀錄發現這條輪軸才使用 2 年，他們說用 10 年以上都應該是沒有問題 的，故他們不滿地說要我們公司賠償他們的