超声波检测方法和通用工艺.doc

第五章 超声波检测方法和通用工艺 第一节 超声波检测方法概述 一、按原理分类 脉冲反射法、穿透法和共振法 1、脉冲反射法：超声波探头发射脉冲到被检试件内，根据发射波的情况来检测试件缺陷的方法，称脉冲反射法。包括：缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。 2、穿透法：依据脉冲或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法，称穿透法。 3、共振法：若超声波在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率，但试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件的共振频率。依据试件的共振特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称共振法。 二、按波形分类 纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法 1、纵波法：使用直探头发射纵波，进行检测的方法。包括：单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法。 2、横波法：将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件检测面，利用波型转换得到横波进行检测的方法，称横波法。 3、表面波法：使用表面波进行检测的方法，称表面波法。 4、板波法：使用板波进行检测的方法，称为板波法。 5、爬波法：（爬波是指表面下的纵波，它是当第一介质中的纵波入射角位于第一临界角附近时在第二介质中产生的表面下横波，这种表面下纵波不是纯粹的纵波，还有折射横波。）爬波对于检测表面比较粗糙的工件表面缺陷，灵敏度分辨率比表面波高。 三、按探头数目分类 1、单探头法 使用一个探头兼在发射和接收超声波的检测方法称为单探头法。 特点：对于与波束轴线垂直的片状缺陷和立体缺陷的检出效果好。与波束轴线平行的片状缺陷难以检出。 2、双探头法 使用两个探头（一个发射，一个接收）进行检测的方法称为双探头法。其主要用于发现单探头法难以检出的缺陷。 方法：并列式、交叉式、V型串列式、K型串列式、串列式等。 并列式 K形式 交叉式 V形式 串列式 图1 3、多探头法 使用二个以上的探头成对的组合在一起进行检测的方法，称为多探头法。例如：相控阵检测方法。 四、按探头接触方法分类 1、直接接触法 探头与试件探测面之间，涂有很薄的耦合剂层，这种检测方法称直接接触法。 特点：检测图形较简单，判断容易，检出缺陷灵敏度高。操作方法简单，但要求检测面光洁度高。 2、液浸法 将探头和工件浸于液体中以液体耦合剂进行检测的方法，称为液浸法。分为全浸没式和局部浸没式（喷液式、通水式、满溢式）。 第二节 仪器与探头的选择 一、检测仪器选择 1、仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。 2、对于定位要求高的情况，应选择水平线性误差小的仪器。 3、对于定量要求的情况，应选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器。 4、对于大型零件检测，应选择灵敏度余量高、信噪比高、功率大的仪器。 5、为了有效的发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨力好的仪器。 6、对于室外检测，应选择重量轻，荧光屏亮度好，抗干扰能力强的携带仪器。 二、探头选择 1、型式选择：原则为根据检测对象和检测目的的决定 例如：焊缝—斜探头 钢板、铸件—直探头 钢管、水浸板材—聚焦探头（线、点聚焦） 近表面缺陷—双直探头 表面缺陷—表面波探头 不锈钢焊缝与螺栓检测—纵波斜探头 2、探头频率选择 超声波检测灵敏度一般为，对于钢工件用2.5-5MHZ， λ为：纵波2.36—1.18，横波1.29—0.65，则纵波检测缺陷最小值为0.6—1.2mm之间，横波检测缺陷最小值：0.3—0.6mm之间.这对承压类设备检测要求已能满足。 对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等常采用2.5-5MHz。 对晶粒较粗的铸件、奥氏体钢等会出现许林状反射，（由材料中声阻抗有差异的微小界面反射面），也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低的0.5-2.5MHz的频率，主要是提高信噪比，减少晶粒反射。 另外还要考虑以下因素： 1）、由于波的绕射，使超声波检测灵敏度约为，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。(f= f升高 λ减少) 2）、频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。 θ=arcsin1.22 3)、由θ=arcsin1.22可知，频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并定位。 4）、由N=,频率高，波长短，近场区长度大，对检测不利。 5）、α=C2Fd3f4，频率增加，衰减急剧增加。 3、晶片尺寸选择 原则：1）、晶片尺寸要满足标准要求，如满足JB/T4730-2005的要求，即晶