鍛件與鑄件超聲檢測

第8章鍛件與鑄件超聲檢測8.1鍛件超聲檢測

8.1.1鍛件加工及常見缺陷鍛壓過程：加熱、形變、冷卻。鍛造方式：鐓粗、拔長、滾壓。熱處理：正火、退火或調(diào)質(zhì)。缺陷來源：鑄錠中缺陷引起的缺陷；鍛造過程及熱處理中產(chǎn)生的缺陷。常見缺陷：縮孔、縮松、夾雜物、裂紋、折疊、白點。缺陷特點：與形成過程有關(guān)。除裂紋外，多數(shù)缺陷常常是沿金屬流線方向分布。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!鍛件金相低倍圖鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!鍛件金相低倍圖鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!8.1.2檢測方法概述檢測方法：采用接觸法或水浸法?？蓱?yīng)用較高的檢測頻率，以滿足高分辨力檢測要求和實現(xiàn)對較小尺寸缺陷檢測的目的。聲束入射面和入射方向選擇：考慮鍛造變形工藝和流線方向，應(yīng)盡可能使超聲聲束方向與鍛造流線方向垂直。檢測時機(jī)：原則上應(yīng)選擇在熱處理后，沖孔、開槽等精加工之前進(jìn)行。檢測技術(shù)：縱波直入射檢測、縱波斜入射檢測、橫波檢測。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2.餅類、碗類鍛件的檢測鍛造工藝以鐓粗為主，缺陷取向以平行于端面分布為主。檢測方法：用直探頭在端面檢測。對于重要件或厚度大的鍛件，應(yīng)從兩個端面進(jìn)行檢測，有時需從外圓面進(jìn)行徑向檢測。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!8.1.3檢測條件的選擇1.探頭的選擇縱波直入射法選用單晶直探頭，頻率和晶片尺寸與被檢材料有關(guān)。單晶直探頭：a.低碳鋼或低合金鋼：檢測頻率2～5MHz，晶片尺寸Φ14mm～Φ25mm。b.奧氏體鋼：檢測頻率0.2～2MHz，晶片尺寸Φ14mm～Φ30mm。雙晶探頭：頻率5MHz。橫波斜探頭：折射角K=1.0。2.耦合選擇檢測面要求：表面粗糙度Ra≤６.３μm，表面平整均勻，無劃傷、油垢、污物、氧化皮、油漆等。耦合損失補償：在試塊上調(diào)節(jié)檢測靈敏度時，注意補償試塊與工件之間因曲率半徑和表面粗糙度不同引起的耦合損失。耦合劑：常用機(jī)油、糨糊、甘油等，表面較粗糙時選用黏度更大的水玻璃。水浸法檢測，對表面粗糙度的要求低于接觸法。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!４.材質(zhì)衰減系數(shù)的測定參見６.４.１節(jié)４.５.試塊選擇根據(jù)探頭和檢測面的情況選擇試塊。

單晶直探頭檢測：采用CSⅠ標(biāo)準(zhǔn)試塊；

雙晶直探頭檢測：工件檢測距離小于45mm時，采用CSⅡ標(biāo)準(zhǔn)試塊。

曲面檢測面：采用CSⅢ標(biāo)準(zhǔn)試塊測定因曲率不同引起的耦合損失。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!（2）試塊調(diào)試法1）單直探頭檢測當(dāng)鍛件的厚度x＜3N或由于幾何形狀所限或底面粗糙時，根據(jù)檢測要求選擇相應(yīng)的平底孔試塊（CSⅠ、CSⅡ）調(diào)節(jié)檢測靈敏度。調(diào)節(jié)“增益”將試塊平底孔的最大回波達(dá)到基準(zhǔn)高。注意：當(dāng)試塊表面形狀、粗糙度與鍛件不同時，需進(jìn)行耦合補償。當(dāng)試塊與工件的材質(zhì)相差較大時，還應(yīng)考慮介質(zhì)衰減補償。2）雙晶直探頭檢測根據(jù)檢測要求選擇相應(yīng)的平底孔試塊（CSⅡ），測試一組距離不同直徑相同的平底孔距離——波幅曲線，作為檢測靈敏度。8.1.5缺陷位置和大小的測定1.缺陷位置的測定平面位置為探頭中心處，缺陷深度xf為：xf

＝nτf鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!8.1.6缺陷回波的判斷1.單個缺陷單個缺陷：指與鄰近缺陷間距大于50mm，回波高不小于Φ2mm的缺陷。缺陷的位置和大小測定：當(dāng)缺陷較小時，用當(dāng)量法定量，當(dāng)缺陷較大時，用6dB法測定其邊界與面積范圍。單個缺陷類型：夾雜、裂紋等2.分散缺陷分散缺陷：工件中缺陷較多且分散，缺陷彼此間距較大。在邊長為50mm的立方體內(nèi)少于5個，回波高不小于Φ2mm的缺陷。缺陷的位置和大小測定：分散缺陷一般不太大，常用當(dāng)量法定量，同時要測定分散缺陷的位置。分散缺陷類型：分散性的夾雜。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!4.游動回波在圓柱體軸類鍛件檢測過程中，當(dāng)探頭沿軸的外圓移動時，示波屏上的缺陷波會隨著該缺陷檢測聲程的變化而游動。這種游動的動態(tài)波形為游動回波。

游動回波的產(chǎn)生：由于波束的不同部位（波束軸線、擴(kuò)散波束）射至缺陷時，反射回波聲程的變化引起的。5.底面回波根據(jù)底波變化情況，結(jié)合缺陷回波來判斷鍛件中的缺陷情況。a.平行于檢測面的大缺陷；b.大面積且傾斜的缺陷或在檢測面附近有大缺陷；c.密集性缺陷。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!8.2鑄件超聲檢測8.2.1鑄件的特點及常見缺陷1.組織不均勻2.組織不致密3.表面粗糙，形狀復(fù)雜4.缺陷的種類和形狀復(fù)雜缺陷種類：孔洞類（縮孔、縮松、疏松、氣孔等）、裂紋冷隔類（冷裂、熱裂、白點、冷隔和熱處理裂紋）、夾雜類以及成分類（偏析）。8.2.2鑄件超聲檢測特點1.超聲波穿透性差2.雜波干擾嚴(yán)重3.缺陷檢測要求低鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!8.2.4鑄件的檢測條件的選擇1.探頭以縱波直探頭為主，輔以橫波斜探頭和縱波雙晶探頭。頻率：厚度不大經(jīng)過熱處理的鑄鋼件，選用頻率2.0～2.5MHz；厚度較大和未經(jīng)熱處理的鑄鋼件，選用頻率0.5～2.0MHz。2.試塊ZGZ系列平底孔對比試塊。試塊材質(zhì)與被檢件相似，不允許存在Φ2mm平底孔缺陷。試塊平底孔直徑分別為Φ3、Φ4、Φ6等三種，平底孔聲程l為25、50、75、100、150、200六種。3.檢測表面與耦合劑檢測表面：檢測前對被檢件表面進(jìn)行打磨清理，要求粗糙度Ra不大于12.5μm。耦合劑：常用黏度較大的耦合劑。4.透聲性測試用縱波直探頭對準(zhǔn)工件底面，用衰減器測出底波B1與B2的dB差。測三點取平均值。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!1.軸類鍛件的檢測方法鍛造工藝以拔長為主，缺陷取向大部分與軸線平行，并會有其他的分布及取向。檢測方法：（1）直探頭徑向和軸向檢測；（2）斜探頭周向及軸向檢測。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!3.筒形或環(huán)形鍛件的檢測鍛造工藝是先鐓粗，后沖孔，再滾壓。缺陷的取向復(fù)雜。檢測方法：（1）直探頭從筒體外圓面或端面檢測；（2）雙晶探頭從筒體外圓面或端面檢測；（3）斜探頭軸向和周向檢測。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!３.縱波直入射法檢測面的選擇原則上應(yīng)從兩個相互垂直的方向進(jìn)行檢測。并盡可能地檢測到鍛件的全體積。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!8.1.4掃描速度和靈敏度的調(diào)節(jié)1.掃描速度的調(diào)節(jié)在試塊上或在鍛件上已知尺寸的部位上調(diào)節(jié)掃描速度。2.檢測靈敏度的調(diào)節(jié)掃查靈敏度不低于最大檢測距離處的Φ2mm平底孔當(dāng)量直徑。（1）底波調(diào)節(jié)法

應(yīng)用條件:鍛件的被探部位厚度x≥3N，且具有平行底面或圓柱曲底面。1）計算：a.大平底或?qū)嵭膱A柱體底面，同距離處底波與平底孔回波的分貝差為：b.空心圓柱體，同距離處圓柱曲底面與平底孔回波分貝差為：2）基準(zhǔn)靈敏度的調(diào)節(jié)：探頭對準(zhǔn)完好區(qū)的底面，調(diào)“增益”使底波B1達(dá)到基準(zhǔn)高，然后用“衰減器”增益ΔdB。

掃查靈敏度:在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上提高5～10dB。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2.缺陷大小的測定（1）當(dāng)量法：缺陷尺寸小于聲束截面。a.當(dāng)量計算法、當(dāng)量AVG曲線法：缺陷位于x≥3N區(qū)域內(nèi)；b.試塊比較法：缺陷位于x＜3N區(qū)域內(nèi)。（2）測長法：缺陷尺寸大于聲束截面。a.6dB法：掃查過程中缺陷反射波只有一個高點情況；b.端點6dB法：掃查過程中缺陷反射波有多個高點情況。缺陷的指示長度:平面工件檢測中，缺陷測長時，探頭移動距離。圓柱體工件的周向檢測：外圓周向測長時，缺陷的指示長度Lf為：內(nèi)孔周向測長時，缺陷的指示長度Lf為：（3）底波高度法：確定缺陷的相對大小。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!3.密集缺陷密集缺陷回波：示波屏上同時顯示的缺陷回波很多，缺陷之間的間隔很小，甚至連成一片。密集缺陷劃分：a.以缺陷的間距劃分：規(guī)定相鄰缺陷間的間距小于某一值。b.以單位長度時基線內(nèi)顯示的缺陷回波數(shù)量劃分：規(guī)定在相當(dāng)于工件厚度值的基線內(nèi)，探頭不動或稍作移動時，一定數(shù)量的缺陷回波連續(xù)或斷續(xù)出現(xiàn)。c.以單位面積中的缺陷回波劃分：規(guī)定在一定檢測面積內(nèi)缺陷回波數(shù)量超過某一值。d.以單位體積中的缺陷回波劃分：規(guī)定在一定檢測體積內(nèi)缺陷回波數(shù)量多于規(guī)定值。密集缺陷類型：疏松、非金屬夾雜、白點、成群的裂紋等。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!8.1.7非缺陷回波分析常見的非缺陷回波：周向檢測圓柱體鍛件時產(chǎn)生的三角形反射波；軸向檢測細(xì)長軸類鍛件時出現(xiàn)的遲到波；鍛件中存在與檢測面成61°傾角的反射面時的61°反射波；鍛件的臺階、凹槽等外形輪廓回波等。應(yīng)根據(jù)鍛件的結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)和鍛造工藝，應(yīng)用超聲波反射、折射和波形轉(zhuǎn)換理論分析判斷。8.1.8鍛件質(zhì)量級別的評定（見JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)）鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!8.2.3鑄件超聲檢測常用技術(shù)1.檢測技術(shù)（1）缺陷反射波法縱波直探頭：檢測厚度較大，表面光滑的鑄件，觀察一次底面回波之前是否出現(xiàn)缺陷信號進(jìn)行判斷。斜探頭：檢測無法用縱波檢測的部位(因裂紋形狀和取向的原因)。雙晶探頭：檢測近表面缺陷。（2）二次缺陷反射波法縱波直探頭：檢測厚度不大，表面較粗糙的鑄件，觀察一次底面回波和二次底面回波之間是否出現(xiàn)缺陷信號進(jìn)行判斷。（3）多次回波法縱波直探頭：檢測厚度較薄，材質(zhì)均勻，檢測面與底面平行的鑄件。通過底面多次回波法檢測。（4）分層檢測法檢測厚度特大的鑄件。檢測時將鑄件厚度分成若干層，每一層分別用該層的深度調(diào)整靈敏度進(jìn)行檢測。利用儀器的距離幅度補償（DAC）功能，不分層檢測，可達(dá)到與分層檢測同樣的效果。鍛件與鑄件超聲檢測共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!8.2.5距離—波幅曲線的測試與靈敏度調(diào)節(jié)基準(zhǔn)靈敏度:根據(jù)檢測要求選定一組平底孔對比試塊，測定工件與對比試塊的透聲性和耦合損失差ΔdB。作出該組試塊的距離—波幅曲線（面板曲線），再增益ΔdB。

掃查靈敏度:在基準(zhǔn)靈敏度的基礎(chǔ)上再提高增益6dB。8.2.6缺陷的判別與測定（1）缺陷回波達(dá)到距離—波幅曲線者；（2）底面回波幅度降低量≥12dB者；（3）不論缺陷回波高低，認(rèn)為是線狀或片狀缺陷