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1、第八章第八章 锻件与铸件超声检测锻件与铸件超声检测第一节第一节 锻件超声检测锻件超声检测n1.锻件的制造方法和主要缺陷锻件的制造方法和主要缺陷n锻件是由热态钢锭锻造而成，锻造过程包括加热、形变、成型和冷却。锻造工艺可分为：镦粗、拔长和滚压。n为了改变钢材的组织和改善钢的性能，锻件往往要经热处理。锻件的热处理方法主要有：退火、正火和调质。n锻件缺陷可分为原材料缺陷（即锻坯中存在的缺陷，主要是铸造缺陷），锻造缺陷和热处理缺陷。n铸造缺陷主要有：缩孔残余、疏松、夹杂、裂纹。n锻造缺陷主要有：裂纹、白点、折叠等。n热处理缺陷主要有：裂纹等。n按时机锻件检测可有原材料或在制过程中检测，产品检验及在役检验
2、。n一般要求锻件检测应在热处理后进行，因为热处理可以细化晶粒、减少衰减，此外还可以发现热处理过程中产生的缺陷。n对于带孔、槽和台阶的锻件，检测应在孔、槽和台阶加工前进行。因为孔、槽和台阶对检测不利，容易产生各种非缺陷信号。n锻件检测中采用的探头类型和探测方向是根据所要检测的主要缺陷的分布、形状和取向而定的。n（1）轴类锻件检测n轴类锻件在锻造时主要承受拔长，因而缺陷主要沿轴向分布，所以直探头径向检测是主要的检验方式。另外还可有直探头轴向检测（主要探测与轴垂直的横向缺陷）；斜探头周向检测（探测辐射状分布的平面型缺陷）和斜探头轴向检测（探测直探头轴向探测所未能探测到或灵敏度不足的区域）。见图3-6
3、9图3-69 轴类锻件超声探测方向。（a）直探头径向探测（b）直探头轴向探测（c）斜探头周向探测（d）斜探头轴向探测。n（2）饼类锻件检测n饼类锻件主要经受镦粗工艺，因而缺陷分布主要平行于端面。所以用直探头在端面检测是最主要的检测方法。n（3）筒形锻件检测n由于铸锭中质量最差的中心部分已被冲孔时去除，因而锻件质量一般较好。筒形锻件一般在端面及外圆作直探头检测。但对于壁厚较薄的筒形锻件，须加用斜探头探测 3检测条件的选择n1、探头的选择n碳钢或低合金钢：单晶直探头：25M 14mm 25mmn奥氏体钢：0.52M 14mm 25mmn双晶直探头：补充检测直探头盲区和近场区n横波检测：一般选择K1
4、n2、耦合方式 注意曲面工件曲率的影响JB/T4730.3-2005规定规定n检测方法：锻件应进行纵波检测，对筒形和环形检测方法：锻件应进行纵波检测，对筒形和环形锻件还应增加横波检测锻件还应增加横波检测。n探头：双晶直探头的公称频率应选用探头：双晶直探头的公称频率应选用5MHz。探。探头晶片面积不小于头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称；单晶直探头的公称频率应选用频率应选用25MHz，探头晶片一般为，探头晶片一般为1425mm。n扫查方法，原则上应在探测面上从两个相互垂直的方向全面扫查。锻件厚度超过锻件厚度超过400mm时，应时，应从相对两端面进行从相对两端面进行100%的扫查。的扫
5、查。n耦合：表面粗糙度R6.3um。工件材质衰减系数的测定工件材质衰减系数的测定 n在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且有代表性的部位，调节仪器使第底面平行且有代表性的部位，调节仪器使第一次底面回波幅度（一次底面回波幅度（B1或或Bn）为满刻度的）为满刻度的50%，记录此时衰减器的读数，再调节衰，记录此时衰减器的读数，再调节衰减器，使第二次底面回波幅度（减器，使第二次底面回波幅度（B2或或Bm）为满刻度的为满刻度的50%，两次衰减器读数之差即，两次衰减器读数之差即为（为（B1-B2）或（）或（Bn-Bm）的）的dB差值（不差值（不考虑底面反射损
6、失）。考虑底面反射损失）。n工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件的衰减系数。的衰减系数。n 衰减系数的计算公式（衰减系数的计算公式（T3N，且满足，且满足n3N/T，m=2n，=（Bn-Bm）-6/2（m-n）T n衰减系数的计算公式（衰减系数的计算公式（T3N）=（B1-B2）-6/2T n衰减系数，dB/m（单程）；n（Bn-Bm）两次衰减器的读数之差，dB；nT工件检测厚度，mm；nN单直探头近场区长度，mm；nm、n底波反射次数。单直探头标准试块单直探头标准试块 试块序试块序号号CS-1CS-2CS-3CS-4L50100150200D50608
7、080CS标准试块标准试块 双晶直探头试块双晶直探头试块 na)工件检测距离小于工件检测距离小于45mm时，应采用时，应采用CS标准试块。标准试块。nb)CS试块的形状和尺寸应符合图试块的形状和尺寸应符合图5和表和表5的规定。的规定。图图5 CS标准试块标准试块 试块序号试块序号孔径孔径检测距离检测距离L123456789CS-1251015202530354045CS-23CS-34CS-46n 检测面是曲面时，应采用检测面是曲面时，应采用CS 标准试块来测定由于曲率标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图6所示。所示。图图6 CS
8、标准试块标准试块 4扫描速度和灵敏度的调节扫描速度和灵敏度的调节n扫描速度的调节 根据锻件的检测范围来确定调节扫描速度。可以在试块上或锻件上调节。一般B1位于屏幕水平80%位置。n单直探头基准灵敏度的确定 当被检部位的厚度大于或等于探头的三倍近场区长度，且探测面与底面平行时，原则上可采用底波计算法确定基准灵敏度。对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的三倍近场区时，可直接采用CS标准试块确定基准灵敏度。n双晶直探头基准灵敏度的确定双晶直探头基准灵敏度的确定 使用使用CS 试块，依次测试一组不同检试块，依次测试一组不同检测距离的测距离的3平底孔（至少三个）。调节衰平底孔（至少三个）。调节
9、衰减器，作出双晶直探头的距离减器，作出双晶直探头的距离-波幅曲线，波幅曲线，并以此作为基准灵敏度。并以此作为基准灵敏度。n扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的2mm平底孔当量直径。平底孔当量直径。n计算缺陷当量时，若材质衰减系数超过计算缺陷当量时，若材质衰减系数超过4dB/m，应考虑修正。，应考虑修正。n当被检部位厚度x3N时，且锻件具有平行底面或圆柱曲底面时，常用底波调节法。n大平底：=20lgPB/Pf=20lg2x/(Df2)n空心圆柱体：=20lgPB/Pf=20lg2x/(Df2)10lg(d/D)n缺陷位置和大小的测定n1、缺陷位置的测定n2
10、、缺陷大小的测定：被检缺陷的深度大于被检缺陷的深度大于或等于探头的三倍近场区时，采用或等于探头的三倍近场区时，采用AVG曲曲线及计算法确定缺陷当量。对于三倍近场区线及计算法确定缺陷当量。对于三倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离距离-波幅曲线来确定缺陷当量。也可采用波幅曲线来确定缺陷当量。也可采用其他等效方法来确定。其他等效方法来确定。当量计算法n1、平底面或实心圆柱体：n2、空心圆柱体：外+内n大平底回波声压：=20lg(x2/x1)n平底孔回波声压：=40lg(Df1x2/Df2x1)n平底孔与大平底回波声压：=20lg2x/(Df2)n
11、例：有一厚度T的平底锻件，探伤中在T1处发现一缺陷，比扫查灵敏度高dB，要求评级。n步骤1：计算扫查灵敏度(2)，1=20lgT/(2)n步骤2：=40lg(Df1x2/Df2x1)=40lg(Df1T/2T1)n实际操作时：n1、将底面回波调到60%屏高，记下dB1，n2、发现缺陷后将缺陷波调到60%屏高，记下dB2，缺陷深度，利用公式=dB2-dB1=20lg2x/(Df2)就可以求缺陷当量值。6缺陷位置和大小的测定n1、缺陷位置 根据缺陷刻度和扫描速度1：n确定n2、缺陷大小nX3N 当量计算或AVGnX8141420202626注：本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。注：本表仅适用于
12、声程大于近场区长度的缺陷。表表7 单个缺陷的质量等级单个缺陷的质量等级评定评定 mm等级等级缺陷缺陷当量当量直径直径44+（0 dB 8dB）4+（8 dB 12dB）4+（12 dB 16dB）4+16dB 表表8 密集区缺陷的质量等级评定密集区缺陷的质量等级评定等级等级密集区缺陷占检测总面密集区缺陷占检测总面积的百分比，积的百分比，%005510102020第二节 铸件超声波探伤n铸件是金属液注入铸模中冷却凝固而成，铸件中常见缺陷：气孔、缩孔、夹杂和裂纹等。n气孔：n缩孔：由于金属液冷却凝固时体积收缩时得不到补缩而形成的缺陷，多位于浇冒口附近和截面积最大部位或截面积突变处。n夹杂：包括非金
13、属夹杂和金属夹杂n裂纹：铸件特点n1、透声性差：组织不致密、不均匀、晶粒粗大、透声性差n2、声耦合差n3、干扰杂波多n由于以上原因，铸件探伤比较困难，但铸件质量要求比较低。检测参数n1、探头：f 0.52.5M 1030n2、试块：GB7233-87标准ZGZ系列平底孔对比试块n3、检测面与耦合剂n4、透声性测试n5、铸钢件内外层次划分：T90mm,1/3壁厚；T90mm,内外各30mm,其余为内层。n距离波幅曲线n灵敏度调节n缺陷的判别与测定n质量级别评定小结n1、锻件的物理特性：晶粒度、缺陷特征等n2、锻件的检测参数：探头、检测方向、试块的选择、灵敏度的确定等n3、锻件缺陷的计算：当量法或AVG曲线法n4、锻件缺陷波形识别、伪缺陷波的识别、缺陷性质的估判、质量等级评定等n5、铸件的物理特性、检测方法。END