CN101382523B - 一种超声波探伤装置及其探伤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种利用TR双晶组合探头进行纵波超声波扫查发现板内的分层和夹渣等缺陷，并利用大角度斜探头对板内的裂纹进行检测，并对分层和夹渣进行复核的超声波探伤装置，以及使用该超声波探伤装置进行探伤的方法，同时还提供了进行灵敏度调试的对比试块；本发明的超声波探伤装置及其探伤方法能有效防止不合格原材料进入产品制造工序，从而影响产品的质量和最终使用性能，同时还具有结构简单、工艺稳定、生产效率高以及综合制造成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波探伤装置及其方法，特别涉及一种对薄铝合金板材进行超声波探伤的装置及其方法。
背景技术
超声波检测技术由于具有操作简单，易设置报警闸门等优点，在承压设备制造领域得到越来越多的应用，它也是铝合金板材生产中的重要检测手段。目前，铝板探伤一般以手工探伤为主，效率底，探伤不可靠。我国承压设备用变形铝合金板材超声波探伤标准规定的检测范围是厚度等于或大于6mm以上的轧制板材，对6mm以下厚度范围的板材没有作出规定。目前，市场上也没有类似的检测设备对厚度在6mm以下的变形铝合金薄板进行检测，以防止不合格原材料进入下一制造工序而影响产品的成品率和产品质量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种6mm以下厚度范围的板材，尤其是对一种壁厚4mm-5mm的变形铝合金薄板内的分层、夹渣、裂纹等缺陷的检测超声波探伤装置及其方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种超声波探伤装置，用于对6mm以下厚度范围的板材的缺陷的检测，包括自动扫查装置以及安装在所述自动扫查装置的探头装置，其特征在于：所述探头装置包括TR双晶组合探头和大角度斜探头，所述自动扫查装置包括工件放置台，位于所述工件放置台上方的龙门架，平行于所述龙门架横梁设置的至少两根安装架，可轴向移动套接在所述安装架上的至少一个探头起落架，所述探头装置安装在所述探头起落架上靠近所述工件放置台的一端，所述工件放置台为旋转工作台，由伺服电机驱动旋转。
进一步地，所述TR双晶组合探头和大角度斜探头分别安装在两个所述探头起落架上。
再进一步地，其中一根所述安装架为可旋转的螺杆，所述探头起落架与所述螺杆螺纹连接，所述螺杆旋转可驱动所述探头起落架轴向平移。所述螺杆由伺服电机驱动旋转。
更进一步地，其中一根所述安装架设置有限位开关。
一种使用上述超声波探伤装置的超声波探伤方法，包括下述步骤：
1)使用对比试块调整所述探头的灵敏度；
2)用TR双晶组合探头对待检测工件进行纵波超声波扫查用于发现板内的分层和夹渣等缺陷，此时工件原地旋转、探头直线前进，探头在工件上做螺旋扫查；
3)用大角度斜探头对待检测工件内的裂纹进行检测，并对分层和夹渣进行复核；
4)将被检工件的待检测工件的反射波高与同声程的对比试块的反射波高相比较，对反射波高达到缺陷设定值的反射波记录为缺陷信号；
5)对反射波波高达到步骤4)记录的缺陷信号的工件予以判废。
所述待检测工件为壁厚4mm-5mm的变形铝合金薄板。
进一步地，步骤1使用的对比试块是由厚度为4.5mm的铝合金薄板上设置有至少一个平底孔和一个矩形槽构成，所述平底孔直径
埋藏深度2.25mm，所述矩形槽位于板材上下表面，宽1mm，长10mm，深度为1.2mm。
再进一步地，步骤1中使用对比试块调整所述探头的灵敏度包括下述步骤：a)调整好探头与对比试块之间的间隙；b)打开耦合介质，使得探头与工件之间良好的耦合；c)将探头对准对比试块的平底孔，根据探头底波位置和缺陷波位置调整好闸门位置及宽度和衰减器的读数，当平底孔反射波的最大波高达到预设的报警闸门时报警。
本发明的有益效果主要体现在：本发明针对6mm以下厚度范围的板材，尤其是对4mm-5mm变形铝合金薄板存在的分层、夹渣、裂纹等缺陷，提供了一种利用TR双晶组合探头进行纵波超声波扫查发现板内的分层和夹渣等缺陷，并利用大角度斜探头对板内的裂纹进行检测，并对分层和夹渣进行复核的超声波探伤装置，以及使用该超声波探伤装置进行探伤的方法，同时还提供了进行灵敏度调试的对比试块；能有效防止不合格原材料进入产品制造工序，从而影响产品的质量和最终使用性能，同时还具有结构简单、工艺稳定、生产效率高以及综合制造成本低的特点。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明超声波探伤装置的结构示意图。
图2：本发明超声波探伤装置的探头布置示意图。
图3：本发明超声波探伤装置的TR双晶组合探头工作原理示意图。
图4：本发明超声波探伤装置的对比试块的结构示意图。
其中：
12自动扫查装置；14伺服电机； 16工件放置台；
18龙门架； 20龙门架横梁； 22，24，26安装架；
28伺服电机； 30，32探头起落架；34，36限位开关；
38，40探头靴； 42TR双晶组合探头；44，46压电晶片；
48隔声层； 50延迟块； 52对比试块；
54平底孔； 56矩形槽；
具体实施方式
本发明揭示了一种超声波探伤装置，如图1所示，包括自动扫查装置12，自动扫查装置12包括由伺服电机14驱动旋转的工件放置台16；位于工件放置台16上方的龙门架18；平行于龙门架横梁20设置的三根安装架22，24和26，其中中间的一根安装架24为螺杆，由伺服电机28驱动旋转；两个探头起落架30和32套接在该三根安装架上，并与其中的螺杆安装架24螺纹连接，当螺杆安装架24旋转时，可驱动探头起落架30和32轴向平移；一根安装架26的两端分别设置有限位开关34和36，对探头起落架30和32轴向移动进行限位；两个探头起落架30和32靠近工件放置台16的一端设置有尼龙板加工的探头靴38和40，分别安装有TR双晶组合探头42和大角度斜探头(未图示)。
TR双晶组合探头42在探头靴38的位置如图2所示。进一步参见图3所示，TR双晶组合探头42是两个压电晶片44和46分隔式结构，中间为隔声层48。压电晶片44专门用来发射超声波，压电晶片46专门用来接收超声波。由于采用了发收分离的形式，TR探头的两片压电晶片44和46可倾斜成相应的角度，使发射声束和接收声束相交，在需要探测处形成一个菱形探测区，提高了该区域的探伤灵敏度。同时TR探头的晶片前加有机玻璃延迟块50，把发射脉冲的始波占宽移至延迟块内，达到了减少盲区的目的地；TR双晶组合探头42具有盲区小、灵敏度高、分辨力强，特别适用于工件表面缺陷的探测和对缺陷的定位。
本发明的超声波探伤装置在使用时，自动扫查装置使铝合金板在工件放置台上原地旋转、而探头起落架沿安装架轴线方向平移，探头对整个铝合金板外表面进行探伤轨迹为螺旋线前进的扫查，这种探伤方式是为了保证探头和工件之间耦合良好，探头以恒定的速度扫查工件表面，并能保证检测覆盖率。
使用本发明的超声波探伤装置的超声波探伤方法，包括下述步骤：
1)使用对比试块调整探头的灵敏度；
2)用TR双晶组合探头对待检测工件进行纵波超声波扫查用于发现板内的分层和夹渣等缺陷，此时工件原地旋转、探头直线前进，探头在工件上做螺旋扫查；
3)用大角度斜探头对待检测工件内的裂纹进行检测，并对分层和夹渣进行复核；
4)将被检工件的待检测工件的反射波高与同声程的对比试块的反射波高相比较，对反射波高达到缺陷设定值的反射波记录为缺陷信号；
5)对反射波波高达到步骤4)记录的缺陷信号的工件予以判废。
由于4mm-5mm板材的探伤区处在近场区范围，缺陷往往得不到真实反映，缺陷也不能简单地根据其反射波高来评定，必须用缺陷的反射波高与同声程的对比试块的平底孔反射波高相比较。而4mm-5mm厚度板材在变形铝合金超声波探伤标准中没有规定，也没有相应的对比试块可供选用。使用本发明的超声波探伤方法对4mm-5mm厚度的变形铝合金板材探伤时，需要一种根据变形铝合金板缺陷的特点制作相应的人工缺陷的对比试块来调节探伤灵敏度，该对比试块52由厚度为4.5mm的铝合金薄板上设置有至少一个平底孔54和一个矩形槽56构成，该平底孔54直径
埋藏深度2.25mm，该矩形槽56位于薄板上下表面，宽1mm，长10mm，深度为1.2mm。灵敏度是表示仪器与探头匹配时能够发现最小缺陷的能力。灵敏度高意味着在一定声程范围内能探测出较小的缺陷，但灵敏度过高会使仪器的噪声增大，同时许多允许存在的小缺陷被检出，增加了判伤的工作量，影响探伤进度。使用本实施例中的对比试块来调整探头灵敏度包括如下步骤：a)调整好探头与对比试块之间的间隙；b)打开耦合介质，使得探头与工件之间良好的耦合；c)将探头对准对比试块的平底孔，根据探头底波位置和缺陷波位置调整好闸门位置及宽度和衰减器的读数，当平底孔反射波的最大波高达到预设的报警闸门时刚好报警，这时探头的灵敏度就调好了。
本发明对6mm以下厚度范围的板材，尤其是对4mm-5mm变形铝合金薄板的分层、夹渣、裂纹等缺陷，提供了一种利用TR双晶组合探头进行纵波超声波扫查发现板内的分层和夹渣等缺陷，并利用大角度斜探头对板内的裂纹进行检测，并对分层和夹渣进行复核的超声波探伤装置，以及使用该超声波探伤装置进行探伤的方法，同时还提供了进行灵敏度调试的对比试块；扫查覆盖率可靠，效率明显提高，能有效防止不合格原材料进入产品制造工序，从而影响产品的质量和最终使用性能，同时还具有结构简单、工艺稳定、生产效率高以及综合制造成本低的特点。
Claims (10)
1.一种超声波探伤装置，用于对6mm以下厚度范围的板材的缺陷的检测，包括自动扫查装置以及安装在所述自动扫查装置的探头装置，其特征在于：所述探头装置包括TR双晶组合探头和大角度斜探头，所述自动扫查装置包括工件放置台，位于所述工件放置台上方的龙门架，平行于所述龙门架横梁设置的至少两根安装架，可轴向移动套接在所述安装架上的至少一个探头起落架，所述探头装置安装在所述探头起落架上靠近所述工件放置台的一端，所述工件放置台为旋转工作台。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：所述TR双晶组合探头和大角度斜探头分别安装在两个所述探头起落架上。
3.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：其中一根所述安装架为可旋转的螺杆，所述探头起落架与所述螺杆螺纹连接，所述螺杆旋转可驱动所述探头起落架轴向平移。
4.根据权利要求3所述的超声波探伤装置，其特征在于：所述螺杆由伺服电机驱动旋转。
5.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：其中一根所述安装架设置有限位开关。
6.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：所述旋转工作台由伺服电机驱动旋转。
7.一种使用权利要求1所述超声波探伤装置的超声波探伤方法，用于对6mm以下厚度范围的板材的缺陷的检测，其特征在于：包括下述步骤，
1)使用对比试块调整所述探头的灵敏度；
2)用TR双晶组合探头对待检测工件进行纵波超声波扫查用于发现板内的分层和夹渣缺陷，此时工件原地旋转、探头直线前进，探头在工件上做螺旋扫查；
3)用大角度斜探头对待检测工件内的裂纹进行检测，并对分层和夹渣进行复核；
4)将被检工件的待检测工件的反射波高与同声程的对比试块的反射波高相比较，对反射波高达到缺陷设定值的反射波记录为缺陷信号；
5)对反射波波高达到步骤4)记录的缺陷信号的工件予以判废。
8.根据权利要求7所述的超声波探伤方法，其特征在于：所述待检测工件为壁厚4mm-5mm的变形铝合金薄板。
9.根据权利要求7所述的超声波探伤方法，其特征在于：步骤1使用的对比试块是由厚度为4.5mm的铝合金薄板上设置有至少一个平底孔和一个矩形槽构成，所述平底孔直径
埋藏深度2.25mm，所述矩形槽位于板材上下表面，宽1mm，长10mm，深度为1.2mm。
10.根据权利要求9所述的超声波探伤方法，其特征在于：步骤1中使用对比试块调整所述探头的灵敏度包括下述步骤：a)调整好探头与对比试块之间的间隙；b)打开耦合介质，使得探头与工件之间良好的耦合；c)将探头对准对比试块的平底孔，根据探头底波位置和缺陷波位置调整好闸门位置及宽度和衰减器的读数，当平底孔反射波的最大波高达到预设的报警闸门时报警。
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