铸件和锻件的超声波探伤方法应用

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• 3.比例作图法 • 在超声波探伤时,有时会遇到较大的,形 状复杂的各类缺陷,用当量法很难全面而 完整地测定缺陷的大小,更难以判别缺陷 的性质和状态。对此问题作图法将显示出 一定的优点,它能将缺陷形象而直观地显 露出来,以便于确定缺陷的大小和估判的 性质。现以轴类探伤为例,说明作图法的 应用。
• 五、缺陷位置和大小的测定 • (一)缺陷位置测定 • 根据缺陷波在水平扫描线上位置和扫描速 度(或底波位置)确定。
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(二)缺陷大小的测定 1.缺陷当量测定: ①当量试块直接比较法 将缺陷回波高度与某平底孔试块上声程相 同的某直径平底孔回波比较,得出平底孔 的当量直径值。 • Δ 该法要考虑:表面补偿,试块和工件材 质差异,要制造大量不同深度,不同直径 试块很困难。
• 3.记录内容 • 应记录各测定点的间隔大小,缺陷反射信 号的高度,相对应的缺陷深度以及对底波 的影响情况等。
• 4.绘制截面图 • 按一定比例在座标纸上画出工件有缺陷部 位的截面图。
• 5.描出缺陷 • 把工件表面上的测定点标在比例截面图上, 并以各测定点为圆心,以各测定点所对应 的缺陷深度为半径划弧。由各测定点所划 弧线的交点,即可显示缺陷轮廓。
• (二)比例作图法的进行步骤 • 1.起始测定点的选择 • 如果探头在工件的某一部位发现了缺陷则 左右移动探头,若缺陷信号均由最高趋向 消失,这时就取缺陷消失的某一点为起始 测定点。如果探测对象为实心轴,当探头 沿整个圆周移动时,缺陷波均不消失,那 就任选一点作起始测定点。
• 2.逐点测量 • 从起始测定点开始,沿着出现缺陷波方向, 以一间隔选择测量点,进行逐点测量。间 隔选取越小,测定点越多,准确性越高。
• 双晶直探头——检测近表面缺陷。探头晶 片面积不小于150mm2。 • 斜探头——晶片面积为140mm2~ 400mm2,频率为2.5MHZ。探测与表面垂 直缺陷宜用K1(45°),必要时用60°~ 70°相当于K2。
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2.表面要求与耦合剂: 表面要求:检测面表面要求平整,最好经 机加工,表面粗糙度Ra应小于6.3μm,□ 工件表面应去除氧化皮、污物等附着物。 耦合剂:机油、浆糊、甘油等。
• (一)比例作图法简介 • 在超声波探伤中,探头在工件表面上移动,如果 一段较长距离内荧光屏上一直出现连续不断的缺 陷信号进,这时可将探头以一定的间隔在工件表 面上作逐点探测,并详细记录各探测点的缺陷深 度,缺陷波的大小以及对底波的影响等参量变化 情况。把这些参量绘制在与实际工件大小成比例 的图纸上,最后便能显示出缺陷的大小、形状和 状态。这种测量缺陷的方法叫作比例作图法。
• ②当量计算法: • 适合于声程X>3N远场的计算公式为: • 对平行平面工件及实心园柱体,缺陷当量。
• • 空心园柱体工件缺陷当量:
2f X B
B f 20 lg 2X 2f
B f 20lg
2X 2f
2 X f X B
2f X B
10 lg
d 2 X f X B D
• 当轴很长时在轴端部方向一般不查只在轴 园周方向查。 • 带中心孔锻件只在轴园周方向探。
②横波斜探头:
• • •
不般周向不查。 周向检测应顺、逆时针二个方向探。△但 只能探外表面附近部分内部探测不到。 轴向检测应正、反二个方向检测可探测锻 件全体,且至少探测园周方向180°范围。
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2.具有平行平面和园盘形饼类锻件。 具有平行平面锻件和饼型锻件采用纵波在 两个平行面探测,当厚度较大时也可在锻 件厚度方向侧面探测。
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3.扫查方式: ——互相垂直两个方向 100%扫查 直探头 ——互相垂直两 个方向 双晶直探头 斜探头:周向、轴向各正、反二个方向。 扫查复盖面积探头直径尺寸15%。 扫查速度≤150mm/s。
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4.材质衰减测定 在锻件上选定三处有代表性部位(完好部 位)测出第一次底波B1和第二次底波B2 的波高分界值。 B B 6 (dB / mm) 则 2X 这里X≥3N,为单程声程(厚度或直径)
• 调节方法: • 1.底波调节法: 2X dB 20 lg • —— 实心园柱体,上、下底面平 行(锻件) 2 X r dB 20 lg 10 lg • (空心园锻件) R
2
2
• 要求:X≥3N “+”外园径向探测内孔凸柱面 反射,“-”内孔径向探测外园 • 凹柱面反射。实际调节时,将探头置于工 件表面,使底面回波调至基准波高,再提 高按上述相应公式计算得到△dB数,即调 好了检测灵敏度。
• GB/T6402-91钢锻件超声波检验方法(国 标)定义为:在边长50mm立方体内,有5 个以上缺陷波高,超过产品技术条件规定 值的-6dB。
• 四、扫描速度和灵敏度调节 • (一)扫描线比例调节 • 纵波直探头:
①试块上调节:要求试块材质和工件相同或相近。
• 扫描比例要求第一次工件底波在水平满刻 度80%左右。
②利用工件调节:
• •
可利用工件上二个已知厚度值部位调节。 如某实心轴直径400mm,轴劲部位直径 为200mm,则分别将轴身和轴劲部位底 波调在4格和8格,每格水平距离代表 50mm。
• 2.缺陷长度测量法 • ①6dB(半波高)测长法,对平板工件、探 头移动长度即为缺陷指示长度,对园形锻 件,进行周向探测时,探头移动长度比缺 陷指示长度大,要进行修正。 • ②全波消失法。 • 平面工件指示长度Lf: • Lf=L-2Xftgθ • θ为探头半扩散角。
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园柱空心工件:外面探测缺陷长Lf为: L Lf= R R X 2 X tg 内园探,缺陷长Lf为: L Lf= r r X 2 X tg Xf——缺陷声程,R——外半径,r——内 半径。
1 2

Bn Bm 6 (dB / mm) 2(m n) X
这里X<3N,且满足
n
3N , m 2n T
• • •

5.试块 ①纵波直探头:□JB/T4730-2005标准规 定CSⅠ型标准试块。 ②双晶直探头试块:JB/T4730-2005标准 规定CSⅡ型标准试块。 适用距离为深度小于45mm。
• (二)探伤灵敏度 • JB/T4730-2005:不低于最大检测距离Ф2mm平 底孔当量直径。 • GB/T6402-91标准1级Ф2mm平底孔当量直径。 • GB/T6402-91标准2级Ф4mm平底孔当量直径。 • GB/T6402-91标准3级Ф8mm平底孔当量直径。 • GB/T6402-91标准4级Ф16mm平底孔当量直径。 • 具体根据检验要求定。
• 3. 密集缺陷□--可能是疏松、非金属夹杂、 白点或成群小裂纹。 • 定义:JB/T4730-2005标准术语和定义第 3.16条规定。
• 在荧光屏扫描线上相当于50mm声程范围内 有5个或5个以上缺陷反射信号,或在 50mm×50mm检测面上发现在同一深度范 围内有5个或5个以上缺陷反射信号。其反 射波幅均大于某一特当量基准反射波幅 (如均大于Φ2平底孔当量)。
• 白点是因钢中含氢量较高时由锻造过程中 残余应力热加工后的相变应力和热应力等 原因产生,是一种细微的氢裂纹,在白点 纵向断口上呈银白色的园点或椭圆形斑点, 故称白点。 • 热处理缺陷:裂纹。由热处理工艺参数 不良引起。
• 二、探伤方法概述 • 轴类锻件探伤
①纵波(直探头)可在轴的园周方向和轴端部探 测。
• 疏松是由钢锭凝固时形成的不致密和孔穴, 锻造时锻压比不够未全熔合造成,主要存 在于钢锭中心及头部。铸造引起裂纹主要 是指锻钢件表面上出现的较浅的龟状表面 缺陷也称龟裂,是由于原材料成份不当, 表面状况不好,加热温度和加热时间不合 适等原因产生。 • 锻造缺陷:折叠、白点、裂纹等。
• 锻造裂纹可出现在工件中不同位置,可由缩孔残 余在锻造时扩大产生,表面下气泡锻造产生,柱 状晶粗大引起,轴芯晶间裂纹锻造时引起,非金 属夹杂物引起,锻造加热不当引起,锻造变形不 当引起,经锻温度过低等原因引起。
• 图6-1是在轴类工件上利用作图法描绘缺陷 的示意图。
)
探头
缺陷
图6-1
比例作图法示意图
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六、缺陷回波判别 1. 单个缺陷回波--如单个夹层,裂纹等。 定义:间隔大于50mm,波高大于Φ2当量。 测:位置、当量,用6dB测长。
• 2. 分散回波:工件中分布面广,缺陷间距 大,在50×50×50mm3立体内少于5个, 波高大于Φ2。 • 测:当量、位置。如分散性夹层、夹杂等。
• Δ也可用二次底波B1和B2调。工件只有一 个厚度,如某饼型锻件厚300mm,直径很 大,可利用始波T和B1调(但不太准)因T 对零,B1对某刻度,如8格,此时忽略了探 头中引起混响和保护膜引起的延迟,严格 说调好后始波不在零位,而是略后左移。
• 双晶直探头: • 可在JB/T4730-2005双晶直探头标准试块 上调节,使始波对零,深45mm平底孔在第 8格以内。 • 横波斜探头: 以横孔试块按深度比例调节。
• ③探测曲面工件时,应使用曲面试块,曲 面试块为JB/T4730-2005标准规定的CSⅢ 型试块曲率R与工件曲率关系为: • JB/T4730-2005规定试块曲率半径R为工件 曲率半径的0.9~1.5倍。 • GB/T6420-91标准规定工件曲率半径为试 块曲率半径R的0.7~1.1倍。
• 6.探伤时机: • 热处理后,槽、孔、台阶等机加工前。 • 如热处理前检验(对锻件形状不合适热处 理后检验的),则在热处理后仍要再进行 检测。

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3.碗型锻件:采用纵波检验,探头可置于 碗形锻件内部或外部探测。 4.筒型锻件。 纵波: 单探头探测时,探头置于筒形锻件外园面、 内园面和端部探测。
• 三、探测条件选择 • 1.探头选择: • 频率:双晶直探头为5MHZ,单晶直探头为 2MHZ~5MHZ,对晶粒粗大锻件可适当降 低频率,可用1~2.5MHZ。 • 晶片尺寸:Ф14~25mm,常用Ф20mm。 •
第六章 锻件与铸件超声波探伤
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• 第一节 锻件超声波探伤 一、锻件加工及常见缺陷: 加工:由热态钢锭经锻压而成。 为改善锻件组织性能,锻后要进行正火, 退火或调质等热处理。 缺陷:铸造缺陷:缩孔残余、疏松、夹杂、 裂纹等。
• 缩孔和缩管是锻锭时,因冒口切除不当, 铸模设计不良以及锻造条件(温度、浇注 速度、浇注方法、熔炼方法等)不良所产 生的缩孔没有被锻合而遗留下来的缺陷, 是由于锻造时切头留量不足残留下来的, 多见于锻件端部,故也称缩孔残余。 • 非金属夹杂物是由熔烧不良及铸锭不良, 混进硫化物和氧化物等非金属夹杂物,或 者混进耐火材料等造成的缺陷。
• 2.试块调节法: • 用于X<3N。 • Δ要求CSⅠ试块上Φ2平底孔声程等于或大于锻件 厚度。 • 将试块平底孔回波调至基准高(满刻度40%~ 80%)。 • 考虑:表面耦合补偿,材质衰减差异补偿。 • Δ当试块平底孔声程小于工件时要进行计算求得 声程引起的回波高差进行修正得到检测灵敏度。
• 双晶直探头灵敏度:根据工件选择相应孔 径的平底孔试块,依次测试直径相同,距 离不同的平底孔(至少三个)回波,使其 中最高回波幅度达满刻度80%,不改变仪 器参数,在此条件下测出其它平底孔回波 最高点,将其标在荧光屏上,连接些点成 一条曲线,即为双晶直探头的平底孔距离波幅曲线,以此为检测灵敏度。
• “+”外向内探测,“-”内向外探测。
• ③当量曲线法: • a.面板曲线法 • 将不同直径,不同声程Φ平底孔波高绘制曲 线放在面板上,当缺陷波高与某平底孔回 波高一致时,即为该缺陷当量。
• b.相对曲线 dB——当量缺陷 • 利用衰减器,将某孔(平底孔)作出距 离——波幅曲线,探伤时将所有缺陷波均 调到基准波。然后根据衰减器得出读数, 再在dB——当量曲线上查出缺陷当量。 • ④AVG曲线定量法(第二章中已介绍)
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