鍛件近表面缺陷的超聲檢測方法探討

余海濱

摘 要：隨著我國社會經濟的快速發展，人們對產品的質量要求也在不斷提高，特別是對航空、航天以及電子工業方面的產品，超聲檢測作為工件內部缺陷檢測的主要方法，具有可靠性、靈活性的特點，在無損檢測領域有著一定的地位，利用鍛件進行超聲檢測的時候，容易遺漏近表面的缺陷，這主要與探頭盲區的檢測有關，很多鍛件對表面檢測的要求都很高，例如在航空鍛件中要求就是1.6mm的平底孔，這些都是需要解決的問題，本文就對鍛件近表面缺陷的超聲檢測方法進行分析。

關鍵詞：鍛件；近表面缺陷；超聲檢測；方法；分析研究

21世紀是科技的時代，科學技術已經應用在了各個行業中，在工業領域中應用的尤為廣泛，為了更好的提高鍛件的近表面缺陷精度，可以采用三種類型的探頭進行檢測對比試驗，試驗結果表明，在對鍛件靈敏度以及檢測盲區的情況下，能夠利用高頻窄脈沖探頭對平面表面的距離進行測量，從而達到最滿意的檢測效果，相關學者可以根據現行的國家標準以及國外標準，再結合超聲檢測原理進行一定的改進，讓鍛件表面缺陷的盲區減小到3毫米之內，同時檢測出相應的缺陷，本文就對鍛件近表面缺陷的超聲檢測方法進行分析，希望能為以后該方面的工作提供一些幫助。

一、鍛件近表面缺陷的超聲檢測方法分析

（一）試驗器材

根據超聲檢測方法可以準備以下試驗器材：超聲波探傷儀1臺，探頭可以采用雙晶直探頭，或者延遲塊探頭以及水浸聚焦探頭，選擇上面的探頭來檢測近表面小缺陷，主要是由于探頭的分辨率比較高，同時分辨力好，這樣更加有利于發現一些細小的缺陷，并且探頭的尺寸很小，入射的能量也比較低。然后要進行試塊，在航空以及核電領域中采用的鍛件都是高強鋼，這種鋼的組織都是比較均勻的，在聲速以及組織都相似的情況下，可以利用超聲檢測的方式或者利用其他鋼種來替代，從已經得知的材料中可以看出，利用現有的超聲波試塊，對聲速的檢測與其他鋼的聲阻比較接近，在利用試塊進行試驗的時候應該對這些試塊進行編號，這樣在試驗的時候更加方便也更加簡單。采用不同的探頭對模擬試件進行掃查，適當的調節探頭的高度，使聚焦于試件下1.5mm處，同時改變反射波的高度到屏幕的80%的時候，保持原來的增益不改變，通過比較兩個圖像就可以發現其頻率，采用超聲波水浸探傷的方法，能夠將10MHz的探頭垂直工件入射，并以模擬試件孔3為主要的參考，確保其反射波幅值的增益以及靈敏程度，選擇表面波作為參考對象，將表面波的相對位置設置為1.0mm，寬度設置為1.5mm，而閘門的高度設置為50%，將整個的間距進行隨意的選擇，由于探頭焦柱直徑的問題對檢測的工藝分辨率要求也很高，在C掃描的時候可以對圖像中的問題進行識別，從而選取更加合適的探頭，在焊縫表面不平度比較小的時候，可以準確的利用超聲C的方式對激光焊接進行說明，如果表面不平度比較大，就可以利用聲束發散的形式，讓聚焦探頭擁有比較高的靈敏度，來接收更多不同高度的回波信號，由于渡越的時間間隔很小，因此疊加起來之后能夠從宏觀上擴大表面波的寬度，讓表面波進入到閘門，形成偽缺陷，這就導致探頭自身的脈沖寬度受到影響。因此，可以說表面不平度越小，探頭的脈沖寬度也就越窄，檢測的盲區也就越小，這樣就可以檢測到更加細小微小的缺陷，對以后鍛件缺陷的檢測有很大的幫助，相信以后會得到更廣泛的應用。

（二）試驗過程以及結果

利用雙晶探頭進行一定的測試，這樣可以成功的檢測出更多的問題，不僅是1.6mm的平底孔，2mm的平底孔，就連試塊上其他的平底孔都能夠檢測出來，雙晶探頭聚焦了各種試塊的平底孔，因此當缺陷位于聚焦區的時候，就能夠得到比較高的反射回波，這樣更容易被檢測出來。如果缺陷處于聚焦區的時候那么就不能被聲束所檢測，也就得不到缺陷的回波，對缺陷的發現也就更加困難了。除了雙晶探頭，還有延遲塊探頭，這是為了解決雙晶探頭聚焦區的限制所造成的，由于平底孔無法檢測出相應的問題因此就不能利用延遲塊探頭，利用水浸聚焦探頭，可以直接采用接觸法的方式進行檢測，主要是由于鋼與水之間介質的聲阻抗不同，這樣就會產生一定的界面波，同時超聲波從水中經過，那么就會造成對超聲能量的降低，因此在提高脈沖發射強度的同時，脈沖自身也會加寬，造成的干擾也就更大了，因此聲束在進入到鋼中的時候會形成發散，就無法分辨接近表面的情況，就算焊縫應力的集中度比較高，也不能得到相應的發展，由于磁記憶檢測探頭的溫度會有一定的限制，因此出現裂紋之后，就要采用記憶檢測的方式來得到冷裂紋萌生的具體時間，也不能很好的判斷組件試件裂紋出現的順序，并且有一定的局限性。

二、結語

綜上所述，主要對鍛件近表面缺陷的超聲波檢測方法進行分析，可以看出，針對焊接冷裂紋磁記憶檢測的特點，可以采用小波變換的方式來進行降噪處理，將這些噪聲都去掉了，從而提出一定的分段最大值判斷法，根據磁記憶的結果來進行分析與處理。還可以根據焊后時間的增加，來對焊縫的狀況進行分析，如果最大施焊終端信號突變，那么裂紋就會在此處萌生，這樣裂紋也就逐漸成為一條宏觀的裂紋。板厚對冷裂紋的磁記憶產生了一定的影響，因此就會對磁記憶信號有一定的干擾，至于具體的規律還需要更進一步的試驗研究，相信在眾多專業人員的努力下，未來我國該方面會取得更大的進步。

參考文獻：

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