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超聲檢測中超聲波術(shù)覆蓋率的探討

 

 

在風(fēng)電齒輪箱領(lǐng)域,齒輪、齒輪軸均使用鍛件。如果鍛件中存在較大或較多的非金屬夾雜物,這些夾雜物將會大大提高齒輪、齒輪軸失效的可能性。超聲檢測是檢測風(fēng)電鍛件內(nèi)部非金屬夾雜物、保證齒輪及齒輪軸質(zhì)量的一個重要手段。

 

標(biāo)準(zhǔn)中對覆蓋率的描述

JB/T 5000.15-2007《重型機械通用技術(shù)條件》中5.8.1.3節(jié)規(guī)定:探頭每次移動至少有15%的重合。

 

GB/T 6402-2008《鋼鍛件超聲檢測方法》中12.4節(jié)規(guī)定:100%掃查區(qū)應(yīng)在規(guī)定的表面上執(zhí)行,相鄰探頭移動覆蓋區(qū)至少為有效探頭直徑的10%。

對標(biāo)準(zhǔn)中移動覆蓋率的理解

JB/T 5000.15-2007中只是說15%的重合,是探頭直徑、還是有效探頭直徑?jīng)]有說明。

 

GB/T 6402-2008中提到覆蓋率為“至少為有效探頭直徑的10%”,其中有效探頭直徑在GB/T 12604.1《無損檢測術(shù)語》6.8節(jié)中有相關(guān)定義。掃查覆蓋示意如圖1所示(圖中Deff為有效晶片直徑)。


圖1 掃查覆蓋示意


對于圓形晶片,其有效晶片直徑按下式計算:

Deff ≈ 0.97D0

式中:Deff為有效晶片直徑;D0為晶片機械尺寸直徑。

 

依據(jù)GB/T 6402-2008的覆蓋率要求進行計算,可以得出不同探頭的最小覆蓋尺寸(寬度)及最大移動距離(步進),如表1所示。表1中覆蓋區(qū)寬度≥10%×Deff;移動距離(步進)≤90%×Deff。

檢測結(jié)果與分析

1

試驗器材

試驗選用OLYMPUS/ EPOCH XT型號的超聲波探傷儀;選用B2S、B4S、MB4S型號的探頭。選用的平底孔試塊(平底孔直徑為2.0mm)尺寸如表2所示,試塊結(jié)構(gòu)示意如圖2所示[表2中的A(平底孔深),B(試塊直徑)對應(yīng)圖2中的A,B],試塊實物如圖3所示。


圖2 平底孔試塊結(jié)構(gòu)示意



圖3 試塊實物


2

有效聲束寬度的測量

(1) 選擇B2S型探頭,在1號試塊上找到Ф2mm平底孔的最高回波的點O1,在同一直線上,左右移動探頭,見圖4(a),測量出回波幅度下降6dB的點W+X1和W-X1,則聲束寬度為W+X1+W-X1,見圖4(b)。


圖4 有效聲束寬度測量方法示意



(2) 依次選擇2號~7號試塊,按照步驟(1)的方法測量出不同埋深時的聲束寬度。


(3) 分別選擇B4S,MB4S型探頭,按照(1),(2)步驟,測量聲束寬度。各探頭測量結(jié)果如表3所示。

3

結(jié)果分析

由于試驗使用的試塊人工缺陷埋深為75~225mm,所以只對75~225mm的聲束覆蓋范圍進行分析。

01

B2S型探頭的分析結(jié)果

根據(jù)表1,B2S探頭掃查步進最大可以選擇20.95mm,按此步進,其在75~225mm深度的覆蓋范圍如圖5所示。


圖5 B2S型探頭的有效聲束覆蓋范圍


 

黑色填充區(qū)域是連續(xù)的2次掃查過程中,聲束沒有覆蓋到的區(qū)域,該區(qū)域的最大寬度為9.95mm。

02

B4S型探頭的分析結(jié)果

根據(jù)表1,B4S探頭掃查步進最大可以選擇20.95mm,按此步進,其在75~225mm深度的覆蓋范圍如圖6所示。


圖6 B4S型探頭的有效聲束覆蓋范圍


 

圖6中黑色填充區(qū)域是連續(xù)2次掃查過程中,聲束沒有覆蓋到的區(qū)域,該區(qū)域的最大寬度為11.95mm,最小寬度為5.95mm。

03

MB4S型探頭的結(jié)果分析

根據(jù)表1,MB4S探頭掃查步進最大可以選擇8.73mm,按此步進,75~225mm深度的覆蓋范圍如圖7所示。由圖7可見兩次聲束中間無漏檢區(qū)域。


圖7 MB4S型探頭的有效聲束覆蓋范圍


04

小結(jié)

(1) B2S和B4S型探頭按照標(biāo)準(zhǔn)中的最大值掃查,均有漏檢區(qū)域,MB4S型探頭則沒有。

 

(2) 針對B2S和B4S型探頭的中間漏檢區(qū)域的大小,用直徑2mm平底孔的靈敏度來進行75~225mm深度檢測時,需要按表4所示的改進步進進行。

 

結(jié)語

(1) 標(biāo)準(zhǔn)中給出的兩個掃查探頭的覆蓋范圍是一個最大值,某些探頭在選用最大值時,能滿足100%覆蓋的要求,而某些探頭則不能滿足。

 

(2) 在風(fēng)電鍛件的超聲檢測中,需要根據(jù)檢測的范圍、檢測的靈敏度測試出探頭的有效聲束寬度,計算出100%覆蓋時,探頭的移動間距,并按計算出的間距進行檢測。

 

(3) 當(dāng)風(fēng)電鍛件使用水浸超聲檢測、相控陣超聲檢測時,需考慮有效聲束寬度對檢測結(jié)果的影響。

結(jié)語

作者:王亮,程翀

(南京高速齒輪制造有限公司)

第一作者:王亮,工程師,主要從事風(fēng)電齒輪箱的無損檢測工作。

來源:《無損檢測》2020年8期

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精選留言
  • 個人認為,掃查區(qū)域覆蓋,是為了在我們檢測過程中發(fā)現(xiàn)缺陷,當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷信號后,正常做法是前后左右移動探頭來找到缺陷的最大反射信號,以確定該缺陷的當(dāng)量及位置。而不是作者提到的以該移動點的信號反射認定該缺陷的當(dāng)量及位置坐標(biāo)。所以,個人認為,作者的這個理論, 不太實用。我不知道在“自動檢測”中是否有提到發(fā)現(xiàn)缺陷后對缺陷的當(dāng)量及位置用人工手動方式去測定,如果沒有這一說法,也許在自動檢測中可能會導(dǎo)致缺陷的當(dāng)量和位置不準(zhǔn)確,否則該理論沒有太大意義。 能力有限,水平一般,個人觀點而已,勿噴
    感謝您的回復(fù),歡迎大家積極交流探討
  • 掃查覆蓋率指的是探頭直徑的百分比,這樣規(guī)定即保證了100%掃查不漏檢,也做到了操作簡單,就像筆者測量有效聲束寬度一樣,有效聲束寬度需要測量檢測深度范圍內(nèi)聲束直徑最小的深度處,這樣對于不同的探頭測量就很麻煩,反而很費時間。對于要求不高的鍛件可以進行一定間隔的平行線掃查,個人意見,供參考
  • 樓上說的很有道理!