锻件近表面缺陷的超声检测方法探讨

余海滨

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，人们对产品的质量要求也在不断提高，特别是对航空、航天以及电子工业方面的产品，超声检测作为工件内部缺陷检测的主要方法，具有可靠性、灵活性的特点，在无损检测领域有着一定的地位，利用锻件进行超声检测的时候，容易遗漏近表面的缺陷，这主要与探头盲区的检测有关，很多锻件对表面检测的要求都很高，例如在航空锻件中要求就是1.6mm的平底孔，这些都是需要解决的问题，本文就对锻件近表面缺陷的超声检测方法进行分析。

关键词：锻件；近表面缺陷；超声检测；方法；分析研究

21世纪是科技的时代，科学技术已经应用在了各个行业中，在工业领域中应用的尤为广泛，为了更好的提高锻件的近表面缺陷精度，可以采用三种类型的探头进行检测对比试验，试验结果表明，在对锻件灵敏度以及检测盲区的情况下，能够利用高频窄脉冲探头对平面表面的距离进行测量，从而达到最满意的检测效果，相关学者可以根据现行的国家标准以及国外标准，再结合超声检测原理进行一定的改进，让锻件表面缺陷的盲区减小到3毫米之内，同时检测出相应的缺陷，本文就对锻件近表面缺陷的超声检测方法进行分析，希望能为以后该方面的工作提供一些帮助。

一、锻件近表面缺陷的超声检测方法分析

（一）试验器材

根据超声检测方法可以准备以下试验器材：超声波探伤仪1台，探头可以采用双晶直探头，或者延迟块探头以及水浸聚焦探头，选择上面的探头来检测近表面小缺陷，主要是由于探头的分辨率比较高，同时分辨力好，这样更加有利于发现一些细小的缺陷，并且探头的尺寸很小，入射的能量也比较低。然后要进行试块，在航空以及核电领域中采用的锻件都是高强钢，这种钢的组织都是比较均匀的，在声速以及组织都相似的情况下，可以利用超声检测的方式或者利用其他钢种来替代，从已经得知的材料中可以看出，利用现有的超声波试块，对声速的检测与其他钢的声阻比较接近，在利用试块进行试验的时候应该对这些试块进行编号，这样在试验的时候更加方便也更加简单。采用不同的探头对模拟试件进行扫查，适当的调节探头的高度，使聚焦于试件下1.5mm处，同时改变反射波的高度到屏幕的80%的时候，保持原来的增益不改变，通过比较两个图像就可以发现其频率，采用超声波水浸探伤的方法，能够将10MHz的探头垂直工件入射，并以模拟试件孔3为主要的参考，确保其反射波幅值的增益以及灵敏程度，选择表面波作为参考对象，将表面波的相对位置设置为1.0mm，宽度设置为1.5mm，而闸门的高度设置为50%，将整个的间距进行随意的选择，由于探头焦柱直径的问题对检测的工艺分辨率要求也很高，在C扫描的时候可以对图像中的问题进行识别，从而选取更加合适的探头，在焊缝表面不平度比较小的时候，可以准确的利用超声C的方式对激光焊接进行说明，如果表面不平度比较大，就可以利用声束发散的形式，让聚焦探头拥有比较高的灵敏度，来接收更多不同高度的回波信号，由于渡越的时间间隔很小，因此叠加起来之后能够从宏观上扩大表面波的宽度，让表面波进入到闸门，形成伪缺陷，这就导致探头自身的脉冲宽度受到影响。因此，可以说表面不平度越小，探头的脉冲宽度也就越窄，检测的盲区也就越小，这样就可以检测到更加细小微小的缺陷，对以后锻件缺陷的检测有很大的帮助，相信以后会得到更广泛的应用。

（二）试验过程以及结果

利用双晶探头进行一定的测试，这样可以成功的检测出更多的问题，不仅是1.6mm的平底孔，2mm的平底孔，就连试块上其他的平底孔都能够检测出来，双晶探头聚焦了各种试块的平底孔，因此当缺陷位于聚焦区的时候，就能够得到比较高的反射回波，这样更容易被检测出来。如果缺陷处于聚焦区的时候那么就不能被声束所检测，也就得不到缺陷的回波，对缺陷的发现也就更加困难了。除了双晶探头，还有延迟块探头，这是为了解决双晶探头聚焦区的限制所造成的，由于平底孔无法检测出相应的问题因此就不能利用延迟块探头，利用水浸聚焦探头，可以直接采用接触法的方式进行检测，主要是由于钢与水之间介质的声阻抗不同，这样就会产生一定的界面波，同时超声波从水中经过，那么就会造成对超声能量的降低，因此在提高脈冲发射强度的同时，脉冲自身也会加宽，造成的干扰也就更大了，因此声束在进入到钢中的时候会形成发散，就无法分辨接近表面的情况，就算焊缝应力的集中度比较高，也不能得到相应的发展，由于磁记忆检测探头的温度会有一定的限制，因此出现裂纹之后，就要采用记忆检测的方式来得到冷裂纹萌生的具体时间，也不能很好的判断组件试件裂纹出现的顺序，并且有一定的局限性。

二、结语

综上所述，主要对锻件近表面缺陷的超声波检测方法进行分析，可以看出，针对焊接冷裂纹磁记忆检测的特点，可以采用小波变换的方式来进行降噪处理，将这些噪声都去掉了，从而提出一定的分段最大值判断法，根据磁记忆的结果来进行分析与处理。还可以根据焊后时间的增加，来对焊缝的状况进行分析，如果最大施焊终端信号突变，那么裂纹就会在此处萌生，这样裂纹也就逐渐成为一条宏观的裂纹。板厚对冷裂纹的磁记忆产生了一定的影响，因此就会对磁记忆信号有一定的干扰，至于具体的规律还需要更进一步的试验研究，相信在众多专业人员的努力下，未来我国该方面会取得更大的进步。

参考文献：

[1]陈昌华.钢锭和锻件超声波探伤缺陷分析[M].合肥工业大学出版社，2015.

[2]张振，许有昌，耿永健.大型锥筒形锻件超声波C扫描成像自动检测系统[J].无损检测，2016，38（9）：6-8.endprint