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    薄铝板的超声兰姆波无损检测

    来源:http://kushang66.com??发布时间:2019-11-28 10:00??浏览量:返回列表

    1 3mm~6mm薄铝板的兰姆波检测

    对于薄板的检测, 兰姆波与常规超声的逐点扫查不同, 兰姆波检测一次扫查一条线, 所以兰姆波检测具有纵波和横波难以比拟的快捷、高效的特点, 非常适合于板形结构的大面积无损检测。

    1.1检测机理

    兰姆波在板材中传播时, 如遇到与基体不同的介质, 类似分层、气孔、线性缺陷时, 便会在荧光屏上有伤波显示, 这说明兰姆波具有阻抗反射的特性, 同时对平行于传播方向很薄的线性或条形小夹层缺陷具有极高的反射能力, 此特性使兰姆波在铝合金薄板材料检测中得到广泛应用。

    1.2 实验器材

    (1) 武汉中科创新技术有限公司:HS-600型数字式超声波探伤仪。

    (2) 汕头市超声仪器研究所有限公司:单晶斜探头1只:2.5Z8×12。

    (3) 人工缺陷对比试块4块 (GJB 3384-1998对比试块) , 材质:LD10, 规格:500mm×500mm的3mm、4mm、5mm、6mm试块各一块。

    (4) 耦合剂:甘油

    1.3 被检工件要求

    (1) 被检板材厚度应该均匀, 厚度偏差应满足薄板外形尺寸要求的有关规定, 其四周剪切面应整齐一致, 对于冲压形变板材表面弧度应满足检测要求。

    (2) 被检板材表面应平整、光滑, 不应有油污、液滴、麻坑、锈蚀和其他污染物。

    (3) 被检工件材质应与人工缺陷对比试块材质相同。

    (4) 被检板材的组织不应产生影响检验的杂波。

    1.4 灵敏度调整

    (1) 基准灵敏度调整:在对比试块上移动探头, 见图1, 人工通孔反射波与板材端面反射波前沿刚好相交或尚未相交, 见图2, 擦净探头至通孔间耦合剂, 调整探伤仪灵敏度, 使通孔反射波高80%, 此时仪器的增益值即为基准灵敏度, 同时仪器应仍有一定的灵敏度余量。

    图1 对比试块

    图1 对比试块   下载原图

     

    图2 灵敏度调节示波屏显示

    图2 灵敏度调节示波屏显示   下载原图

     

    (2) 扫查灵敏度:满足板材噪声不大于10% (满屏) 条件下, 尽量提高增益, 最低扫查灵敏度为基准灵敏度提高6dB~10dB, 依据标准和验收条件通过调节增益值最终确定扫查灵敏度。

    1.5 确定扫查行距

    最大扫查行距:对比试块上, 调整至扫查灵敏度, 探头远离通孔, 及时擦去耦合剂, 保持通孔反射波高80%、噪声10% (满屏) 条件下, 通孔反射波后沿与板材端面反射波前沿刚好相交或尚未相交时, 探头前沿至通孔的距离为最大扫查行距。

    有效扫查范围=最大扫查行距-探头前沿盲区-板材端面检验盲区

    1.6 扫查

    采用自发自收的方式, 按扫查灵敏度, 使兰姆波垂直板材轧制方向在试块上扫查。

    探头前沿盲区应在下一行扫查中覆盖, 扫查速度≤100mm/s, 时刻注意观察信号显示。沿着格子线双面扫查。如图3所示。

    图3 工件扫查方式

    图3 工件扫查方式   下载原图

     

    1.7 检测和判伤

    (1) 检测中, 消除一切外界因素引起的杂波后, 当始波和端面反射波之间出现反射波, 便可确定是缺陷波;在板材中间检测无端面反射波时, 划分好一次扫查范围, 用1:1比例水平调节, 按照一条直线扫查, 消除一切外界因素引起的杂波后, 在始波和屏幕有效检测区内出现反射波可确定是缺陷波。

    (2) 采用手蘸油滴法, 用手指沿探头入射方向进行按压或者拍动, 直到油波和不连续指示信号波重合时, 手指所在位置即为缺陷所在位置。

    (3) 定量主要针对长条形缺陷而言, 用半波法测量长度。面积形缺陷用测厚仪辅助测量。

    1.8 结果与分析

    (1) 在扫查灵敏度下, 始波之后或始波与板材端面反射波之间, 明显高于正常杂波 (排除油污等干扰) , 视为不连续性指示信号。

    (2) 用手指蘸油, 沿声速传播方向按压, 并移动, 当按压产生的信号与不连续性指示信号重合时, 手指位置为不连续性。

    (3) 发现不连续性指示信号时, 应从不同方向对其扫查, 并用手蘸油滴方法, 在不同方向上确定其缺陷位置。

    缺陷大小及形态如图4~图5所示。

    图4 箭体薄铝板工件线性缺陷宏观形貌及电镜下形貌

    图4 箭体薄铝板工件线性缺陷宏观形貌及电镜下形貌   下载原图

     

    图5 箭体上仓壁板氧化物夹渣缺陷宏观形貌及电镜下形貌

    图5 箭体上仓壁板氧化物夹渣缺陷宏观形貌及电镜下形貌   下载原图

     

    2 结论

    在兰姆波的实际检测中, 先根据频率乘板厚的数值在群速度图上选择群速度随频率变化缓慢的板波波型, 再根据波型、频率乘板厚的数值, 从相应的图中查得入射角, 选择合适的探头, 然后在试块上调整扫描速度和检测灵敏度, 检测时, 当发现端面信号前面有信号出现时, 用手蘸油的方法确定缺陷确切位置, 用试块对比法确定缺陷位置和大小, 可以很好地保证缺陷检出的有效性和可靠性, 尤其针对航空航天薄铝板中线性缺陷具有极高的检测灵敏度, 在航空航天薄铝板兰姆波检测有着广泛的应用, 检测效率高、有效且快捷。


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