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宁波精密铸造:CuW复合材料的超声波探伤研究(一)

发布日期:2017-09-28 08:50:56 浏览次数:543

    超声探伤是利用超声波在材料中遇到缺陷而反射的特性来检查零件中缺陷的一种方法目前采用的超声波探伤,主要是借助于试块来进行定位和定量,然后根据示波屏上显示波形的位置大小及变化等情况来确定零件中是否有缺陷及其位置、大小和性质,适合这种缺陷的超声波探伤有两种情况:一次评价缺陷调整灵敏度到规定值,然后进行缺陷探伤,当发现缺陷时按分级标准或验收标准直接进行评定如对厚钢板进行探伤时,大多这样评价。

  (2)分次评价缺陷。缺陷的发现和评定是分别进行的。对焊缝探伤或大型锻钢件的探伤,常常需要对缺陷进行全面评价,这时可以分次评价缺陷,也就是说,这时探伤工作分为粗探伤和精探伤。

  粗探伤是以概括的了解缺陷的有无芽缺陷的分布状态为目的的探伤;或者调整为规定的灵敏度进行探伤;或者为防止缺陷漏检,把灵敏度调整为规定灵敏度的两倍左右进行深伤松、闭孔、裂纹或孔洞铜富集等,缺陷分布的CuW/Cu(CrCu)界面探伤本文首先介绍第-部分,即CuW触头的探伤探伤灵敏度:这是探伤选择的关键参数之一。本着简便有效的原则,研究时探伤灵敏度根据对比试块确定,对比试块是自制的类Cs-型的试块(如所示),灵敏度的大小参照2平底孔的底面回波,结合检测需要自行调整精探伤是为评定由粗探伤检出的缺陷而进行的探伤除了测定缺陷回波高度之外,还要查明缺陷的出现范围、方向性存在位置、衰减特性(底面回波)等,以便对缺陷的种类、性质和大小方向等进行评定此时原则上要调整为规定的灵敏度进行探伤超声波探伤方法是目前复合材料探伤中公认的较为有效的方法,因此本研究旨在针对具体的三种烧结熔渗材料(CuW60,CuW70,CuW80)进行超声探伤研究,而这种复合材料目前还没有公认的有效方法来评价其缺陷,在充分研究了材料的组织特点后,认为分次缺陷评价比较适合这种材料,但需要针对工厂实际生产的零件,结合实际零件的性能要求和各个生产厂家的实际情况,建立一套相应的探伤标准,包括用于探伤仪和探头性能校验的标准试块和用于协助判定缺陷的辅助试块(即含有气孔缺陷,夹杂缺陷,裂纹缺陷等的试块),以供生产检验所甩具体内容可分为两部分:CuW触头的探伤和特点是绕圆周方向分布,与超声检测面基本平行,因此,该材料特别适宜于用纵波检验,故本研究采用的分次缺陷评价仅限于纵波范围,不涉及横波探伤,下面作简单介绍。

  21探伤方法介绍根据CuW触头材料和零件的特点,对零件的探伤分两步进行,即垂直法粗探伤和衰减评价精探伤两21.1垂直粗探伤法原则上根据第一次底波及其前面所产生的回波进行缺陷评价,一但出现明显的缺陷回波,即肯定材料内部存在缺陷,见(其中图a为正常波形,图b为有缺陷时的波形)但对于较薄的工件,当发射脉冲或表面回波的宽度比底波还大时,可采用第一次底波和第二次底波之间的缺陷回波来进行评价。这种方法可以直观的判断缺陷的存在。

  适用范围:适于探测厚度介于1550mm的棒料和板料铜钨复合材料。

  操作方法:采用脉冲反射式直接接触法。

  探头:使用5MHz探头耦合剂:100%甘油或机池21. 2衰减精探伤法根据衰减判断材料好坏时,一般用多次反射波呈指数函数式衰减范围内相邻的两底波的高度之比,或用大于某一电平的底波数字表示。根据大量,可以看出在以10mm试样3次波达到80%的灵敏度条件下,能清楚地看到试样近场区之外的多次底波,且此时各个底波都有适当的高度为此选定3次波达到80%的灵敏度状态为检测时的标准灵敏度(由于受不同试验条件的影响,检测灵敏度可能不为定值,因此必须用试块校准)22探头的选择探头是超声波探伤系统的核心,所以,探头的选择是超声波探伤的关键探头的选择要结合实际探伤零件的特点和对材料的要求而定,一般而言,探伤中最关键的就是探头形式及其频率参数的选择问题探头形式要结合零件检测方法零件的尺寸和探头的近场区大小而定本研究中的被检测零件尺寸都较小,且零件厚度较薄(< 25mm),相当于薄板检测。检测方法采用直接接触法探伤,要求有较小的近场区。所以,综合考虑选定为纵波直探头,探头直径为探头频率的大小最直观的反映了超声波探头检测能力,对CuW70材料而言,根据试验实测声速为4600m/s,从理论上讲,则声波材料中的波长和最小检测缺陷如表1所示表1声波材料中的波长和最小检测缺陷探头频率波长入能检测的最小缺陷X/2三种频率对比结果显示,频率较低时,尽管探伤反射底波高度明显增加,但此时底波宽度较大,且实际探伤缺陷最小尺寸增大,探伤灵敏度降低,即反映微缺陷的能力降低。

    材料牌号不同对探伤的影响CuW触头材料有许多不同的牌号,如CuW60,CuW70,CuW80等,从超声检验的表2不同牌号的CuW7触头材料声速材料针对每一牌号的材料都做一套完整的探伤体系和试块;选择有代表性的牌号建立完整的探伤方法体系和试块,找出不同牌号材料反射波的共同规律,对比不同牌号材料波形差异,从而在代表性的牌号材料基础上进行相应的参数修正,进行探伤。

  本着简便有效的原则,本研究采取第二种探伤解决方案,以中间牌号的CuW70为研究对象大量的实验研究发现:对CuW60CuW70和CuW80不同牌号的铜钨复合材料,由于其组织和成分上的差异,其对超声波的衰减作用虽不尽相同,但在材料的穿透范围之内,其衰减规律都基本相同,即多次底波都表现为线性衰减,见,故对CuW60CuW7t和CuW8t触头材料,只要恰当的调适当调节灵敏度时CuW60和CuW80所得到的类似CuW70的多次法反射波形整灵敏度等参数,就可以用同种方法检测不同牌号的CuW材料,比如在中,在相同的灵敏度下,CuW60试块的多次底波较低,CuW80试块的多次底波则较高,通过调整灵敏度可以使CuW60和CuW80的多次底波与CuW70相似,见,从而可以应用CuW70的标准和缺陷多次底波曲线等评级判断标准,来评价和判断CuW60和CuW80的质量好坏。

  本研究应用标准的CuW60和CuW80试块,通过调整仪器的探伤灵敏度,使CuW60和CuW80的三次底波为满屏的80%,然后应用CuW70的标准和缺陷多次底波曲线等对CuW60和CuW80牌号评级判断(未完待续)




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