第一篇:铍青铜大规格棒材超声波探伤技术研究超声探伤论文
1前言
铍铜合金是一种具有良好综合性能的合金,有很高的强度、硬度、弹性,还具有良好的导电性、导热性、耐模性和耐腐蚀性,以及非发火性,铸锻性,非磁性等优良特性,其应用十分广阔。主要应用于电信,计算机,汽车电子元件,电子工业和航空、航天、石油、化工等行业,也可应用于电器连接器,IC插座,开关继电器,手提电脑及天然气钻探设备等,这些行业对其质量要求非常严格,故超声波探伤尤为重要。
超声探伤是质量控制的一种重要手段。对于铍铜合金材料中可能存在的冶金缺陷(如夹杂,气孔)、工艺缺陷(如变形不足、起皮,裂纹等)和组织缺陷,许多厂家都用超声探伤检测进行质量控制。本文对铍青铜大规格棒材的超声探伤技术进行了研究。
2.探伤原理
棒材探伤可采用纵波脉冲反射法,即直探头直接接触法,该方法是将超声波探头与平滑的工件表面接触或用其它方法耦合后,就能使超声波在在工件中传播,遇到缺陷将引起反射。它易于发现工件与声速方向垂直,具有一定截面积的缺陷。检测时从棒材的压余端开始,检验过程中应沿一个圆周方向进行,超声波束应由棒材的一侧入射,原则上应在探测面上从两个相互垂直的方向进行全面扫查。
3实验方法
对比试块可以调节探伤灵敏度;测试仪器和探头的性能;调整扫描速度;是评判缺陷大小的依据。为了保证不同直径的棒材的检测的可靠性,制作了阶梯式对比试块,该对比试块原料是电渣铍青铜,为退火态。经超声波检验合格后制作的。在对比试块的1/2D处制作了深度为15mm,φ0.8mm横通孔,其余均为φ2.2mm平底孔,加工尺寸如图1。
图1棒材检测对比试块
Fig1.DetectionofreferenceblocksBar
实验仪器采用汕头超声仪器研究所的CTS-2020A型脉冲反射式超声波探伤仪。探头频率选择为5MHz,晶片直径为10mm。耦合剂为丙三醇。调节探伤灵敏度时,采用缺陷当量横通孔为φ0.8mm、平底孔为φ2.2mm,缺陷波高达仪器满屏的80%作为基准波高,此时的灵敏度确定为探伤灵敏度。
4实验结果
阶梯试块中1号横通孔和2、3、4号平底孔调试波形见图2。由图2可以看出φ0.8mm横通孔和φ2.2mm平底孔反射回波清晰可见,信噪比高能够满足检测灵敏度要求。
(a)1号横通孔调试波形
(b)2号平底孔调试波形
(c)3号平底孔调试波形
(d)4号平底孔调试波形
Fig2.debugwaveformreferenceblocks
实际检测的不同规格棒材缺陷波形如图3,由图3表明采用探头频率为5MHz,晶片直径为10mm纵波直探头接触法对棒材进行检测,能够发现棒材内部缺陷,金相组织观测表明该铍青铜棒材晶粒较细,这与实际探伤时杂波较低相吻合。
(a)φ85mm棒材缺陷波形图
(b)φ55mm棒材缺陷波形图
(c)φ30mm棒材缺陷波形图
(d)φ20mm棒材缺陷波形图
图3不同规格棒材缺陷波形图
Fig3.DefectsofdifferentwaveformsSizeBar
(a)φ85mm棒材;(b)φ55mm棒材(c)φ30mm棒材(d)φ20mm棒材
图4给出的缺陷剖检图与图3的波形一一对应。图4(a)表明缺陷为裂纹,图4(b)表明缺陷为夹杂点缺陷,图4(c)表明缺陷为近表面浅裂纹,图4(d)表明缺陷为密集型气孔。
(a)φ85mm棒材;(b)φ55mm棒材;(c)φ30mm棒材;(d)φ20mm棒材
Fig4.Actualnecropsydefect
对超声波检测得到的缺陷进行当量尺寸的评定,并与解剖实验进行对比,其结果见表1。从表1可以看出,有一部分缺陷与计算值接近,有部分缺陷比计算值大。原因是缺陷的当量尺寸评定是根据回波高进行计算的。而影响回波幅度的因素有很多,除缺陷本身的大小外,缺陷的性质,取向,粗糙度和形状都会影响回波的幅度。