反射声能的大小是内表面或缺陷的指向性和性质以及这种反射体的声阻抗的函数,因此可以应用各种缺陷或内表面反射的声能来检测缺陷的存在位置、壁厚或者表面下缺陷的深度。
超声检测作为一种应用比较广泛的无损检测手段,其主要优势表现在:检测灵敏度高,可以探测细小的裂纹;具有大的穿透能力,可以探测厚截面铸件。其主要局限性在于:对于轮廓尺寸复杂和指向性不好的断开性缺陷的反射波形解释困难。
对于不合意的内部结构,例如晶粒大小、组织结构、多孔性、夹杂含量或细小的分散析出物等,同样妨碍波形解释;另外,检测时需要参考标准试块。
按探伤时间分类,铸件探伤可分为原材料探伤和制造过程中的探伤,超声波探伤设备产品检验及在役检验。原材料探伤和制造过程中探伤的目的是及早发现缺陷,以便及时采取措施避免缺陷发展扩大造成报废。
产品检验的目的是保证产品质量。在役检验的目的是监督运行后可能产生或发展的缺陷,主要是疲劳裂纹。
1轴类铸件的探伤轴类铸件的铸造工艺主要是以拔长为主,因而大部分缺陷的取向与轴线平行,此类缺陷的探测以纵波直探头从径向探测效果最佳。考虑到缺陷会有其它的分布及取向,因此轴类铸件探伤,还应辅以直探头轴向探测和斜探头周向探测及轴向探测。
饼类和碗类铸件的铸造工艺主要以镦粗为主,缺陷的分布主要平行于端面,所以用直探头在端面探测是检出缺陷的最佳方法。
筒类铸件的铸造工艺是先镦粗,后冲孔,再滚压。因此,缺陷的取向比轴类铸件和饼类铸件中的缺陷的取向复杂。但由于铸锭中质量最差的中心部分已被冲孔时去除,因而筒类铸件的质量一般较好。
其缺陷的主要取向仍与筒体外圆表面平行,所以筒类铸件的探伤仍以直探头外圆面探测为主,但对于壁较厚的筒类铸件,须加用斜探头探测。
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探头的选择铸件超声波探伤时,主要使用纵波直探头,晶片尺寸为Φ14~Φ28mm,常用Φ20mm.对于较小的铸件,考虑近场区和耦合损耗原因,一般采用小晶片探头。有时为了探测与探测面成一定倾角的缺陷,也可采用一定K值的斜探头进行探测。
对于近距离缺陷,由于直探头的盲区和近场区的影响,常采用双晶直探头探测。铸件的晶粒一般比较细小,因此可选用较高的探伤频率,常用2.5~5.0MHz。对于少数材质晶粒粗大衰减严重的铸件,为了避免出现“林状回波”,提高信噪比,应选用较低的频率,一般为1.0~2.5MHz。