【文章內(nèi)容簡介】 缺陷的最常用的技術(shù)是脈沖反射法 ， 是根據(jù)接收到的反射波的位置 、 幅度等信息判斷材料內(nèi)部存在缺陷的情況 。 因此 ， 研究聲場中存在反射界面時(shí)反射波的聲壓對(duì)于缺陷的檢出和缺陷的評(píng)價(jià)是十分重要的 。 實(shí)際中總是結(jié)合圓盤聲源聲場規(guī)律 ， 討論在圓盤聲場遠(yuǎn)場中 ， 介質(zhì)衰減可以忽略且界面聲壓反射率為 1時(shí) ， 不同形狀反射體反射聲壓的變化規(guī)律 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 由于實(shí)際缺陷形狀是各種各樣的 ， 甚至可能是不規(guī)則的 ， 在進(jìn)行理論分析時(shí) ， 采用幾種簡化的規(guī)則形狀模型來進(jìn)行計(jì)算 。 有些形狀可在試樣上人工制作 ， 從而可作為人工模擬反射體 ， 用于儀器的調(diào)整和缺陷的評(píng)價(jià) 。 規(guī)則形狀反射體主要包括大平面 、 圓形或方形平面 、 球形反射體和圓柱形反射體 。 具體的規(guī)則反射體回波聲壓公式可查閱有關(guān)資料 。 當(dāng)對(duì)實(shí)際缺陷大小進(jìn)行計(jì)算時(shí) ， 往往得到的是該缺陷相當(dāng)于多大的規(guī)則反射體 ， 把這個(gè)大小稱為缺陷的當(dāng)量尺寸 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 2) AVG 所謂 AVG曲線 ， 是描述規(guī)則反射體距聲源的距離 (A)、 回波高度 (V)、 當(dāng)量尺寸 (G)三者之間關(guān)系的曲線 。 A、 V、 G是德文距離 、 增益和大小三詞的字頭 。 利用 AVG曲線 ， 可以進(jìn)行缺陷當(dāng)量的評(píng)定 。 AVG曲線有多種類型 ， 有縱波 AVG曲線和橫波 AVG曲線 、 平底孔 AVG曲線和橫孔 AVG曲線 、 通用 AVG曲線和實(shí)用 AVG曲線等 。 通用 AVG曲線和實(shí)用 AVG曲線都可以用于調(diào)整檢測(cè)靈敏度和對(duì)缺陷進(jìn)行定量 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 1. 超聲檢測(cè)設(shè)備和器材包括超聲波檢測(cè)儀 、 探頭 、 試塊 、 耦合劑和機(jī)械掃查裝置等 。 超聲檢測(cè)儀和探頭對(duì)超聲檢測(cè)系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵性的作用 ， 是產(chǎn)生超聲波并對(duì)經(jīng)材料中傳播后的超聲波信號(hào)進(jìn)行接收 、 處理 、 顯示的部分 。 由這些設(shè)備組成一個(gè)綜合的超聲檢測(cè)系統(tǒng) ， 系統(tǒng)的總體性能不僅受到各個(gè)分設(shè)備的影響 ， 還在很大程度上取決于它們之間的配合 。 隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高 ， 對(duì)檢測(cè)的可靠性 、 速度提出了更高的要求 ， 以往的手工檢測(cè)越來越多地被自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)取代 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 1) 超聲波檢測(cè)儀是超聲檢測(cè)的主體設(shè)備 ， 是專門用于超聲檢測(cè)的一種電子儀器 。 (1) 超聲波檢測(cè)儀的作用 。 它的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器 ——探頭 ， 激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波 ， 同時(shí)將探頭送回的電信號(hào)進(jìn)行放大處理后以一定方式顯示出來 ， 從而得到被探測(cè)工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 617 A型顯示原理圖 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 ② 按缺陷顯示方式分類：脈沖式檢測(cè)儀按回波信號(hào)的顯示方式又可分為 A型顯示 、 B型顯示和 C型顯示三種類型 。 A型顯示是一種波形顯示 ， 屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間 （ 或距離 ） ， 縱坐標(biāo)代表反射波的聲壓幅度 。 可以認(rèn)為該方式顯示的是沿探頭發(fā)射聲束方向上一條線上的不同點(diǎn)的回波信息 。 圖 617為 A型顯示原理圖 。 圖中 ， T表示發(fā)射脈沖 ， F表示來自缺陷的回波 ， B表示底面回波 。 B型顯示顯示的是試件的一個(gè)二維截面圖 ， 屏幕縱坐標(biāo)代表探頭在探測(cè)面上沿一直線移動(dòng)掃查的位置坐標(biāo) ， 橫坐標(biāo)是聲傳播的時(shí)間 （ 或距離 ） 。 該方式可以直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度等信息 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 618 B型顯示原理圖 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 C型顯示顯示的是試件的一個(gè)平面投影圖 ， 探頭在試件表面做二維掃查 ， 屏幕的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)探頭的掃查位置 。 探頭在每一位置接收的信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示 。 該方式可形象地顯示工件內(nèi)部缺陷的平面投影圖像 ， 但不能顯示缺陷的深度 。 圖 619為 C型顯示原理圖 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 619 C型顯示原理圖 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 ③ 按超聲波的通道分類：可分為單通道和多通道檢測(cè)儀 。 ④ 按是否數(shù)字化分類：可分為數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀和模擬式超聲波檢測(cè)儀所謂數(shù)字式主要指發(fā)射 、 接收電路的參數(shù)控制和接收信號(hào)的處理 、 顯示均采用數(shù)字方式的儀器 。 數(shù)字式超聲檢測(cè)儀是計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)超聲檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 。 它具有傳統(tǒng)模擬式檢測(cè)儀的基本功能 ， 同時(shí)又增加了數(shù)字化帶來的先進(jìn)功能 ， 即實(shí)現(xiàn)了儀器功能的精確 、 自動(dòng)控制 ， 信號(hào)獲取和處理的數(shù)字化和自動(dòng)化 ， 檢測(cè)結(jié)果的可記錄性和可再現(xiàn)性 。 以上分類中 ， 模擬式和數(shù)字式 A型脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛 ， 其型號(hào)有 CTS2 CTS2 JTS CST3等 。 圖 620為一組超聲波檢測(cè)儀的圖片 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 620 (a)、 (b)、 (c) 數(shù)字式超聲檢測(cè)儀； (d) 探傷小車 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 2) （ 1） 超聲波探頭的作用 。 超聲波探頭用于實(shí)現(xiàn)聲能和電能的互相轉(zhuǎn)換 。 它是利用壓電晶體的正 、 逆壓電效應(yīng)進(jìn)行換能的 。 探頭是組成檢測(cè)系統(tǒng)的最重要的組件 ， 其性能的好壞直接影響超聲檢測(cè)的效果 。 （ 2） 常用超聲波探頭的類型 。 超聲波檢測(cè)中由于被探測(cè)工件的形狀和材質(zhì) 、 探測(cè)的目的 、 探測(cè)的條件不同 ， 因而要使用各種不同形式的探頭 。 其中最常用的是接觸式縱波直探頭 、接觸式橫波斜探頭 、 雙晶探頭 、 水浸探頭與聚焦探頭等 。 一般橫波斜探頭的晶片為方形 ， 縱波直探頭的晶片為圓形 ， 而聚焦聲源的圓形晶片為聲透鏡 。 所以聲場就有圓盤源聲場 、 聚焦聲源聲場和斜探頭發(fā)射的橫波聲場 。 圖 621為一組探頭的圖片 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 621 各種探頭 (a) 縱波直探頭； (b) 橫波斜探頭； (c) 雙晶探頭 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 3） 與一般的測(cè)量過程一樣 ， 為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性 、 可比性 ， 必須用一個(gè)具有已知固定特性的試樣 (試塊 )對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn) 。 這種按一定的用途設(shè)計(jì)制作的具有簡單形狀人工反射體的試件即稱為試塊 。 超聲檢測(cè)用試塊通常分為兩種類型 ， 即標(biāo)準(zhǔn)試塊 (校準(zhǔn)試塊 )和對(duì)比試塊 (參考試塊 )。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 當(dāng)探頭和試件之間有一層空氣時(shí) ， 超聲波的反射率幾乎為 100％ ， 即使很薄的一層空氣也可以阻止超聲波傳入試件 。 因此 ， 排除探頭和試件之間的空氣非常重要 。 耦合劑就是為了改善探頭和試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測(cè)面之間的液體薄層 。 耦合劑可以填充探頭與試件間的空氣間隙 ， 使超聲波能夠傳入試件 ， 這是使用耦合劑的主要目的 。 除此之外 ， 耦合劑有潤滑作用 ， 可以減少探頭和試件之間的摩擦 ， 防止試件表面磨損探頭 ， 并使探頭便于移動(dòng) 。 在液浸法檢測(cè)中 ， 通過液體實(shí)現(xiàn)耦合 ， 此時(shí)液體也是耦合劑 。 常用的耦合劑有水 、 甘油 、 變壓器油 、 化學(xué)漿糊等 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 2. 超聲檢測(cè)的方法很多 ， 可按原理 、 波型和使用探頭的數(shù)目及探頭接觸方式來分類 。 按原理分類 ， 有脈沖反射法 、 穿透法和共振法；按顯示方式分類 ， 有 A型顯示 、 B型顯示和 C型顯示；按波型分類 ， 有縱波法 、 橫波法 、 表面波法和板波法；按探頭數(shù)目分類 ， 有單探頭法 、 雙探頭法和多探頭法；按耦合方式分類 ， 有接觸法和液浸法；按入射角度分類 ， 有直射聲束法和斜射聲束法 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 1） 穿透法通常采用兩個(gè)探頭 ， 分別放置在試件兩側(cè) ， 一個(gè)將脈沖波發(fā)射到試件中 ， 另一個(gè)接收穿透試件后的脈沖信號(hào) ， 依據(jù)脈沖波穿透試件后幅值的變化來判斷內(nèi)部缺陷的情況 (見圖 622)。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 622 直射聲束穿透法 (a) 無缺陷； (b) 有缺陷 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 2） 脈沖反射法是由超聲波探頭發(fā)射脈沖波到試件內(nèi)部 ， 通過觀察來自內(nèi)部缺陷或試件底面的反射波的情況來對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)的方法 。 圖 623 顯示了接觸法單探頭直射聲束脈沖反射法的基本原理 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 圖 623 (a) 無缺陷； (b) 有缺陷 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 3） 液浸法是在探頭與試件之間填充一定厚度的液體介質(zhì)作耦合劑 ， 使聲波首先經(jīng)過液體耦合劑 ， 而后再入射到試件中 ， 探頭與試件并不直接接觸 。 液浸法中 ， 探頭角度可任意調(diào)整 ， 聲波的發(fā)射 、 接收也比較穩(wěn)定 ， 便于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化 ， 大大提高了檢測(cè)速度 。 液浸法的缺點(diǎn)是當(dāng)耦合層較厚時(shí) ， 聲能損失較大 。 另外 ， 自動(dòng)化檢測(cè)還需要相應(yīng)的輔助設(shè)備 ， 有時(shí)是復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備 ， 它們對(duì)單一產(chǎn)品 (或幾種產(chǎn)品 )往往具有很高的檢測(cè)能力 ， 但缺乏靈活性 。 總之 ， 液浸法與直接接觸法各有利弊 ， 應(yīng)根據(jù)被檢對(duì)象的具體情況 (幾何形狀的復(fù)雜程度和產(chǎn)品的產(chǎn)量等 )， 選用不同的方法 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 3. 超聲檢測(cè)方法可采用多種檢測(cè)技術(shù) ， 每種檢測(cè)技術(shù)在實(shí)施過程中 ， 都有其需要考慮的特殊問題 ， 其檢測(cè)過程也各有特點(diǎn) 。 但各種超聲檢測(cè)技術(shù)又都存在著通用的技術(shù)問題 。 例如 ， 檢測(cè) ① 試件的準(zhǔn)備 。 ② 檢測(cè)條件的確定 ， 包括超聲波檢測(cè)儀 、 探頭 、 試塊等的選擇 。 ③ 檢測(cè)儀器的調(diào)整 。 ④ 掃查 。 ⑤ 缺陷的評(píng)定 。 ⑥ 結(jié)果記錄與報(bào)告的編寫。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 1） 一般市場上出售的 A型脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀已具備一些基本功能 ， 其基本性能參數(shù) (垂直線性 、 水平線性等 )也能滿足通常超聲檢測(cè)的要求 。 對(duì)于給定的任務(wù) ， 在選擇超聲波檢測(cè)儀時(shí) ，主要考慮的是該任務(wù)的特殊要求 ， （ 1） 所需采用的超聲頻率特別高或特別低時(shí) ， 應(yīng)注意頻帶寬度 。 （ 2） 對(duì)薄試件檢測(cè)和近表面缺陷檢測(cè)時(shí) ， 應(yīng)注意發(fā)射脈沖是否可調(diào)為窄脈沖 。 （ 3） 檢測(cè)大厚度試件或高衰減材料時(shí) ， 選擇發(fā)射功率大 、 增益范圍大 、 電噪聲低的超聲波檢測(cè)儀 ， 有助于提高穿透能力和小缺陷顯示能力 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 （ 4） 對(duì)衰減小或厚度大的試件 ， 選用重復(fù)頻率可調(diào)為較低數(shù)值的超聲波檢測(cè)儀 ， 可避免幻象波的干擾 。 （ 5） 室外現(xiàn)場檢測(cè)時(shí) ， 應(yīng)選擇重量輕 ， 熒光屏亮度好 ， 抗干擾能力強(qiáng)的便攜式超聲波檢測(cè)儀 。 （ 6） 自動(dòng)快速掃查時(shí)應(yīng)選擇最高重復(fù)頻率高的超聲波檢測(cè)儀。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 2） 探頭的選擇 （ 1） 頻率 。 超聲波的頻率在很大程度上決定了其對(duì)缺陷的探測(cè)能力 。 頻率的選擇可以這樣考慮：對(duì)于小缺陷 、 近表面缺陷或薄件的檢測(cè) ， 可以選擇較高頻率；對(duì)于大厚度試件 、 高衰減材料 ， 應(yīng)選擇較低頻率 。 在靈敏度滿足要求的情況下 ， 選擇寬帶探頭可提高分辨力和信噪比 。 針對(duì)具體對(duì)象 ， 適用的頻率需在上述考慮當(dāng)中取得一個(gè)最佳的平衡 ， 既要保證所需尺寸缺陷的檢出 ， 并滿足分辨力的要求 ， 也要保證在整個(gè)檢測(cè)范圍內(nèi)具有足夠的靈敏度與信噪比 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 （ 2） 晶片尺寸 。 探頭晶片尺寸對(duì)檢測(cè)的影響主要是通過其對(duì)聲場特性的影響體現(xiàn)出來的 。 多數(shù)情況下 ， 檢測(cè)大厚度的試件時(shí) ， 采用大直徑探頭較為有利；檢測(cè)厚度較小的試件時(shí) ， 則采用小直徑探頭較為合理 。 應(yīng)根據(jù)具體情況 ， 選擇滿足檢測(cè)要求的探頭 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 3） （ 1） 透聲性能好 。 聲阻抗盡量和被探測(cè)材料的聲阻抗相近 。 （ 2） 有足夠的潤濕性 、 適當(dāng)?shù)母街驼扯?。 （ 3） 對(duì)試件無腐蝕 ， 對(duì)人體無損害 ， 對(duì)環(huán)境無污染 。 （ 4） 容易清除，不易變質(zhì)， 價(jià)格便宜，來源方便。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 1. 1） 鍛件的種類和規(guī)格很多 ， 常見的類型有：餅盤件 、 環(huán)形件 、 軸類件和筒形件等 。 鍛件中的缺陷多呈現(xiàn)面積形或長條形的特征 。 由于超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)面積型缺陷檢測(cè)最為有利 ，因此鍛件是超聲檢測(cè)實(shí)際應(yīng)用的主要對(duì)象 。 第 6章 常用無損檢測(cè)方法 （ 1） 鍛件中的常見缺陷 。 鍛件中的缺陷主要來源于兩個(gè)方面：材料鍛造過程中形成的縮孔 、 縮松 、 夾雜及