小直徑棒材超聲波檢測的盲區分析

賴迎慶

（中國南方航空工業有限責任公司 湖南株洲 412002）

小直徑棒材超聲波檢測的盲區分析

賴迎慶

（中國南方航空工業有限責任公司 湖南株洲 412002）

通過對不同檢測條件下小直徑棒材超聲波檢測盲區的測試，分析總結了檢測盲區的影響因素。

棒材；盲區；超聲波檢測

1 前言

由于超聲檢驗存在盲區即棒材外圈是否有缺陷，采用超聲波法無法檢測出。所以為了保證成品零件最終沒有不符合要求的缺陷，我們要求加工成零件前需留有足夠的加工余量，因此，我們必須在現有的超聲檢測條件下，探討小直徑棒材檢測盲區的影響因素，并通過合理選擇軟硬件條件，使檢測盲區最小。

2 試驗件的設計

為了確定影響檢測盲區的影響因素，測試和比較不同檢測條件下小直徑棒材的檢測盲區，我們需在小直徑棒材上加工不同孔深的平底孔人工缺陷作為對比試樣。一般情況下，12mm≤φ≤30mm的小棒材采用雙晶探頭進行檢測，30mm＜φ≤50mm的小棒材采用直探頭進行檢測，所以我們的試驗件選擇極限條件，即對比試樣選擇直徑30mm和50mm的棒材制作。由于棒材的驗收標準多為φ2.0和φ3.2的平底孔，所以我們選擇φ2.0和φ3.2做為人工缺陷的尺寸。

按照以往經驗，目前檢測條件下的檢測盲區一般不大于5mm，所以在每個試樣上我們加工5個不同孔深的相同孔徑的平底孔做為人工缺陷。5個平底孔的孔深分別為1.5mm，2mm，3mm，4mm，5mm。考慮上述因素，特制作了4根對比試樣。

表1

3 盲區的影響因素

（1）儀器的影響。采用5MHz的10°的雙晶探頭，分別使用CTS-2200超聲檢測儀和Sonic138超聲檢測儀，對φ30棒上五個φ2.0人工缺陷孔進行檢測，從波形圖上可以看出，使用Sonic138能較好地發現孔深2mm的缺陷，勉強能發現孔深1.5mm的缺陷；而使用CTS-2200只能勉強發現孔深2mm的缺陷。可見，使用Sonic138比使用CTS-2200的檢測盲區更小。

（2）檢測頻率的影響。采用CTS-2200超聲檢測儀，分別使用5MHz的7°的雙晶探頭和2.5MHz的7°的雙晶探頭，對φ30棒上五個φ2.0人工缺陷孔進行檢測從波形圖上可以看出，使用5MHz的7°的雙晶探頭能較好地發現孔深3mm的缺陷，勉強能發現孔深2mm的缺陷；而使用2.5MHz的7°的雙晶探頭能勉強發現孔深2mm的缺陷，但孔深3mm的缺陷分辨力不如5MHz的探頭好。可見，5MHz比2.5MHz檢測盲區更小。頻率高底盲區小。

（3）探頭焦距的影響。采用CTS-2200超聲檢測儀，分別使用5MHz的7°的雙晶探頭和5MHz的10°的雙晶探頭，對試樣（φ30棒）上五個φ3.2人工缺陷孔進行檢測。從波形圖上可以看出，兩個探頭都能發現孔深1.5mm的缺陷，但10°的探頭波形分辨更清晰。可見，探頭焦點落在棒中心為宜。

（4）探頭晶片尺寸的影響。采用CTS-2200超聲檢測儀，分別使用5P14和5P20的直探頭，對φ50棒上五個φ2.0人工缺陷孔進行檢測。從波形圖上可以看出，5P14的探頭能發現孔深2mm的缺陷；但5P20的探頭只能發現孔深3mm的缺陷。可見，探頭晶片直徑14mm比20mm檢測盲區更小。探頭晶片小底盲區小。

（5）缺陷尺寸的影響。采用CTS-2200超聲檢測儀，5MHz的10°的雙晶探頭，分別對φ30棒上從波形圖上可以看出，在相同的檢測條件下，采用雙晶探頭時，能較好發現孔深2mm的φ3.2缺陷，勉強發現孔深1.5mm的φ3.2缺陷；但只能較好發現孔深3mm的φ2.0的缺陷，勉強發現孔深2mm的φ2.0的缺陷。可見，驗收標準允許的缺陷尺寸越大，底盲區越小。

（6）結論

①影響檢測盲區的因素有：檢測儀器、探頭（頻率、晶片尺寸、焦距）、驗收標準等。

②頻率高底盲區小，探頭晶片小底盲區小，驗收標準允許的缺陷尺寸越大，底盲區越小。

③探頭焦點落在棒中心為宜。

④檢測φ30mm的棒子時，使用5MHz的10°的雙晶探頭效果最好，驗收標準為φ2.0和φ3.2時下盲區均可達2mm。

⑤檢測φ50mm的棒子時，使用5P14的直探頭效果最好，驗收標準為φ2.0和φ3.2時下盲區均可達3mm。

4 結束語

超聲檢測的盲區受多種因素影響，不同的檢測條件下的盲區不同，通過對上述試驗進行分析總結，我們可以知道小直徑棒材超聲波檢測盲區的大致尺寸，為我們以后的工作提供了實驗依據。

TG115.28

A

1004-7344（2016）02-0301-01

2015-12-25