鈹青銅大規(guī)格棒材超聲波探傷技術(shù)研究超聲探傷論文
1前言
鈹銅合金是一種具有良好綜合性能的合金，有很高的強(qiáng)度、硬度、彈性，還具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐模性和耐腐蝕性，以及非發(fā)火性，鑄鍛性，非磁性等優(yōu)良特性，其應(yīng)用十分廣闊。主要應(yīng)用于電信，計(jì)算機(jī)，汽車(chē)電子元件，電子工業(yè)和航空、航天、石油、化工等行業(yè)，也可應(yīng)用于電器連接器，IC插座，開(kāi)關(guān)繼電器，手提電腦及天然氣鉆探設(shè)備等，這些行業(yè)對(duì)其質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，故超聲波探傷尤為重要。
超聲探傷是質(zhì)量控制的一種重要手段。對(duì)于鈹銅合金材料中可能存在的冶金缺陷（如夾雜，氣孔）、工藝缺陷（如變形不足、起皮，裂紋等）和組織缺陷，許多廠(chǎng)家都用超聲探傷檢測(cè)進(jìn)行質(zhì)量控制。本文對(duì)鈹青銅大規(guī)格棒材的.超聲探傷技術(shù)進(jìn)行了研究。
2．探傷原理
棒材探傷可采用縱波脈沖反射法，即直探頭直接接觸法，，該方法是將超聲波探頭與平滑的工件表面接觸或用其它方法耦合后，就能使超聲波在在工件中傳播，遇到缺陷將引起反射。它易于發(fā)現(xiàn)工件與聲速方向垂直，具有一定截面積的缺陷。檢測(cè)時(shí)從棒材的壓余端開(kāi)始，檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)沿一個(gè)圓周方向進(jìn)行，超聲波束應(yīng)由棒材的一側(cè)入射，原則上應(yīng)在探測(cè)面上從兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行全面掃查。
3實(shí)驗(yàn)方法
對(duì)比試塊可以調(diào)節(jié)探傷靈敏度;測(cè)試儀器和探頭的性能;調(diào)整掃描速度;是評(píng)判缺陷大小的依據(jù)。為了保證不同直徑的棒材的檢測(cè)的可靠性，制作了階梯式對(duì)比試塊，該對(duì)比試塊原料是電渣鈹青銅，為退火態(tài)。經(jīng)超聲波檢驗(yàn)合格后制作的。在對(duì)比試塊的1/2D處制作了深度為15mm，φ0.8mm橫通孔，其余均為φ2.2mm平底孔，加工尺寸如圖1。
圖1棒材檢測(cè)對(duì)比試塊
Fig1.DetectionofreferenceblocksBar
實(shí)驗(yàn)儀器采用汕頭超聲儀器研究所的CTS-2020A型脈沖反射式超聲波探傷儀。探頭頻率選擇為5MHz，晶片直徑為10mm。耦合劑為丙三醇。調(diào)節(jié)探傷靈敏度時(shí)，采用缺陷當(dāng)量橫通孔為φ0.8mm、平底孔為φ2.2mm，缺陷波高達(dá)儀器滿(mǎn)屏的80%作為基準(zhǔn)波高，此時(shí)的靈敏度確定為探傷靈敏度。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果
階梯試塊中1號(hào)橫通孔和2、3、4號(hào)平底孔調(diào)試波形見(jiàn)圖2。由圖2可以看出φ0.8mm橫通孔和φ2.2mm平底孔反射回波清晰可見(jiàn)，信噪比高能夠滿(mǎn)足檢測(cè)靈敏度要求。
(a)1號(hào)橫通孔調(diào)試波形
(b)2號(hào)平底孔調(diào)試波形
(c)3號(hào)平底孔調(diào)試波形
(d)4號(hào)平底孔調(diào)試波形
Fig2.debugwaveformreferenceblocks
實(shí)際檢測(cè)的不同規(guī)格棒材缺陷波形如圖3，由圖3表明采用探頭頻率為5MHz，晶片直徑為10mm縱波直探頭接觸法對(duì)棒材進(jìn)行檢測(cè)，能夠發(fā)現(xiàn)棒材內(nèi)部缺陷，金相組織觀(guān)測(cè)表明該鈹青銅棒材晶粒較細(xì)，這與實(shí)際探傷時(shí)雜波較低相吻合。
�。╝）φ85mm棒材缺陷波形圖
�。╞）φ55mm棒材缺陷波形圖
�。╟）φ30mm棒材缺陷波形圖
�。╠）φ20mm棒材缺陷波形圖
圖3不同規(guī)格棒材缺陷波形圖
Fig3.DefectsofdifferentwaveformsSizeBar
�。╝）φ85mm棒材;（b）φ55mm棒材（c）φ30mm棒材（d）φ20mm棒材
圖4給出的缺陷剖檢圖與圖3的波形一一對(duì)應(yīng)。圖4（a）表明缺陷為裂紋，圖4（b）表明缺陷為夾雜點(diǎn)缺陷，圖4（c）表明缺陷為近表面淺裂紋，圖4（d）表明缺陷為密集型氣孔。
(a）φ85mm棒材;（b）φ55mm棒材;（c）φ30mm棒材;（d）φ20mm棒材
Fig4.Actualnecropsydefect
對(duì)超聲波檢測(cè)得到的缺陷進(jìn)行當(dāng)量尺寸的評(píng)定，并與解剖實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，有一部分缺陷與計(jì)算值接近，有部分缺陷比計(jì)算值大。原因是缺陷的當(dāng)量尺寸評(píng)定是根據(jù)回波高進(jìn)行計(jì)算的。而影響回波幅度的因素有很多，除缺陷本身的大小外，缺陷的性質(zhì)，取向，粗糙度和形狀都會(huì)影響回波的幅度。
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