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第三章 铸锻件的超声波检测 第一节 铸件的超声波检测 一、铸件及铸件超声波检测的特点。 1、铸件的特点： 组织不均匀，晶粒一般比较粗大；组织不致密，容易形成疏松甚至缩孔；表面状态一般比较粗糙；缺陷种类多且形态复杂，主要缺陷有缩孔、疏松、夹杂、气孔、铸造冷裂纹、热裂纹等。 2、铸件超声波检测的特点：超声波穿透性差，散射衰减很大，探测深度小；杂波干扰多，影响缺陷回波的判断；缺陷的定量评定困难，与人工缺陷差异较大。但铸件质量要求一般较低，允许存在的缺陷尺寸较大，数量相对较多。很大部分的铸件检测属于工艺性检查，有的只要求检出危险性缺陷，能加以挖补。 二、检测方法和检测条件。 1、检测方法：对于厚度较大、表面光滑的铸件，可采用纵波法进行检查。为发现裂纹或为了有效检测那些由于设计或缺陷取向不能用纵波作有效检测的关键部位可采用横波法。为检查近表面缺陷，可采用联合双晶探头法。 对于厚度不大，表面不很光滑的铸件，可用纵波法检查，并观察一次与二次底面回波之间是否有缺陷回波。 对于厚度较薄、材质均匀的铸件，可采用多次回波法以检查疏松型缺陷。厚度特大的铸件可采用分层检测法，即人为地将所探工件的厚度分为若干层，并使用不同的探测灵敏度进行检测。当用一般的缺陷回波法检测时，检测灵敏度必须按试件的最大厚度校正，此时，近表面的林状回波等杂波信号愈靠近发射脉冲，幅度越高。因此，在此段内的缺陷回波可能无法辨认。当用分层法时，探测灵敏度按该层的厚度校正，荧光屏上该区段的杂波信号幅度可以降低，缺陷回波就可显示；探测近表面层时，厚度更小，检测灵敏度可比前者更低，杂波信号幅度继续降低，结果在此层内的原先无法辨认的缺陷回波也可看到。这种仅观测所测一层中是否有缺陷的分层法，是解决杂波干扰的一种有效措施。 2、探测条件： 表面状态：要进行超声波检测的铸件表面应清除型砂等杂物，必要时须用手持砂轮进行打磨或机械加工。 耦合剂：探测时，可选用粘度较大的耦合剂如机油、甘油等；粗糙度较大的表面可用水玻璃作耦合剂；可采用带软保护膜的探头；有条件时也可采用液浸法。 探测频率：探测频率的选择由铸件厚度及热处理状态决定，厚度不大且经过热处理改善材质的铸件可选用2--5MHz；厚度大或未经热处理的铸件，多采用0.5--1MHz；高合金钢铸件，晶粒粗大、组织不均匀，目前即使使用更低频率也难进行检测。 探测灵敏度：铸件的探测灵敏度视对铸件的质量要求而定，可用带平底孔的试块或试件底面进行调整。 扫查方式：考虑到缺陷的形态，只要有可能从两面接近，所有规定进行超声波检测的部位都应从两面进行完整的检测。 3、缺陷的评定。 缺陷大小的评定：目前应用的有当量法、回波高度法和测长法等。 由于铸件中允许存在的缺陷较大，测长法用得较多，通过半波高度法测出缺陷的边界，而后计算出其面积。 缺陷位置的测定：可从荧光屏时间基线上缺陷回波位置，根据比例关系推出缺陷在试件上的实际位置。铸件检测时对缺陷的定位要求通常比定量为高，这是由于精确定位可提供挖除区的具体位置。此外，由于铸件中的缺陷大多具有一定体积，有时须从几个方向进行测定以推出缺陷体积的大小。 第二节 锻件的超声波检测 锻件是超声波检测实际应用的主要对象之一，本节我们只介绍轴类饼类和筒类锻件的检测。 一、锻件中常见缺陷。锻件中的缺陷大致分为由铸锭中缺陷所引起的和锻造过程中产生的两大类别。 1、缩孔：系钢锭冷却收缩时，于头部形成的孔洞，锻造时切头量不足而残留下来，锻造时被拉长形成缩管，多见于轴类锻件的头部，具有较大的体积和轴向延伸长度。 2、缩松：在钢锭凝固收缩时形成的不致密和孔穴，如锻件锻压比不足，未能熔合而仍存在于锻件中。这种缺陷出现在钢锭中心及头部的机会较多，单个尺寸很小，但常呈弥散分布。 3、夹杂物：根据其来源或性质又可分为，内在非金属夹杂（是钢中包含的脱氧剂、合金元素等与气体的反应产物，尺寸较小，在最后凝固的钢锭中心及头部聚积成区）、外来非金属夹杂（冶炼、浇注过程中混入的耐火材料或杂质，尺寸较大，常混杂于钢锭下部，偶然落入的非金属夹杂则无一定位置）、金属夹杂（冶炼时加入合金较多且尺寸较大，或浇注时飞溅小粒或异型金属落入等，未被全部熔化而形成的缺陷）。 4、裂纹：种类繁多，有冶金缺陷在锻造时扩大而形成的裂纹；因锻造加热不当或工艺不当而形成裂纹；热处理过程中形成裂纹等等。 铸锭中不均匀组织以及各种细小夹杂物等在压力加工过程中沿金属延伸方向被拉长而形成纤维状结构是为金属流线。应该注意，锻件中由铸锭中缺陷所引起的缺陷常就是沿流线延伸的。 二、轴类锻件的超声波检测： 1、检测方式：为尽可能发现各种取向的缺陷，应采用多种方式。 直探头径向检测：纵波直探头置于轴的外圆面上，使声束沿轴的半径方向入射，用于发现轴中最常见的轴向缺陷。 直探