CN105021701B - 多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法 - Google Patents
多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,利用相控阵超声检测设备,上顶面采用楔块角度0°纵波检测,采用‑30~30°扇形扫描方式,其它八个侧面采用楔块角度为30~45°横波检测,采用扫描起始角30~40°、终止角60~70°扇形扫描方式;由灵敏度试块确定检测始起灵敏度,所述灵敏度试块为多面体硬质合金顶砧,在一个下侧面的中心线上设有平底孔,在其相对的下侧面的同样位置设有相同的孔;在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上设有横孔;在一个上侧面连接上顶面的两条棱上分别错开设有一条裂纹槽。本发明方法可用于多面体硬质合金顶砧内部缺陷的检测,能检测出最小0.1mm当量孔的硬质合金内部缺陷,且不会漏检。
Description
技术领域
本发明属于超声波探伤技术领域,具体涉及一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法。
背景技术
多面体硬质合金顶砧用于高压人工合成宝石级的金刚石行业,作为一种耐高压、抗剪切、抗拉伸的附件,其内部质量对合成宝石级的金刚石的品质及产量有很大的影响。
多面体硬质合金顶砧具有10个面,13条棱;2个上下面相互平行,8个侧面,分上下各4个面,面之间不平行,棱之间也毫无关系,形状很复杂。产品模压成型后,经脱胶、烧结成硬质合金成品,成品最后经精加工。其在模压过程中,由于其面多,压制过程中,会出现密度分布不均,棱角部位应力集中,最终导致棱角部位出现裂纹;或由于料的原因,有可能导致产品内部脏化等问题。在精加工过程中,由于加工的面多,难以调整基准平面,从而导致加工面达不到加工的要求;由于产品易脆,棱角部位易出现加工应力,从而导致产品在加工过程中出现崩边、掉边、掉角、或在棱角部位出现加工裂纹等缺陷。
在宝石级的金刚石合成过程中,6个多面体硬质合金顶砧组成一个封闭的舱体,在这个舱体里,合成宝石级的金刚石。宝石级的金刚石的合成压力为12GPa,远远高于其它人工合成的金刚石的压力。12GPa是硬质合金最大承受压力,因而必须要求多面体硬质合金顶砧必须具有优良的内部质量。如任何一个多面体硬质合金顶砧内部出现裂纹、孔洞等宏观缺陷,在高压合成中,其难抗这么高地压力,因而会塌崩。一塌崩,合成舱体压力减少,导致舱体放炮,其余5个多面体硬质合金顶砧塌崩。
因此为使多面体硬质合金顶砧内部不出现任何宏观缺陷,有必要对其进行内部缺陷无损检测,确保产品质量。而迄今为止未见多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法或相关文献、报道。开发多面体硬质合金顶砧无损检测技术具有重大意义。
发明内容
针对上述不足,本发明的目的是提供一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,确保产品质量。
由于多面体硬质合金顶砧形状很复杂,在超声检测过程中,声波在其内部传播途径十分复杂,多个棱角的发射回波没有规律而言。采用常规超声或水浸自动检测时,反射声束很难控制,传播过程中会出现多个反射回波,有时甚至会出现反射波相互干扰现象,难以区别缺陷回波。因此,只有根据多面体硬质合金顶砧的形状控制其发射声束,才能使其声束在多面体硬质合金顶砧内部有规律地传播,而且不漏检。
本发明采用的技术方案为:一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于利用相控阵超声检测设备,以多面体硬质合金顶砧的九个面作为超声检测面分别进行超声检测,所述九个面分别为上顶面、四个上侧面、四个下侧面;上顶面采用楔块角度为0°纵波检测,采用-30~30°扇形扫描方式,其它八个侧面采用楔块角度为30~45°横波检测,采用扫描起始角30~40°、扫描终止角60~70°扇形扫描方式;
由灵敏度试块确定检测始起灵敏度,所述灵敏度试块为:上顶面(10 ~ 30)mm*(10~30)mm、高为50~ 100mm的多面体硬质合金顶砧,在一个下侧面的中心线上距中心线中点以下10~20mm处设有一个孔径0.1~0.2mm、孔深3~5mm的平底孔,在其相对的下侧面的同样位置设有相同的孔;在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上距离下顶面顶点10~20mm处,设有一个孔径0.1~0.2mm、孔深3~5mm的横孔;在一个上侧面连接上顶面的两条棱上分别错开设有一条深2 ~3 mm、长 1~2mm的裂纹槽。
以多面体硬质合金顶砧的上顶面作为检测面,检测垂直上顶面以下的区域;以上侧面为检测面,检测其相应下侧面及附近区域;以下侧面作为检测面,检测其相应上侧面及附近区域。
所述平底孔用于设备定标及确定检测时起始灵敏度。灵敏度试块在相控阵纵波检测过程中,以其内部平底孔的反射波波幅80%dB值作为起始灵敏度;在纵波检测过程中,以两个相对应的平底孔的反射波的距离进行仪器定标。
横孔用于横波检测时,确定检测起始灵敏度,及在以上侧面为检测面过程中,以这个孔的反射距离为判断标准,反射距离超过判断标准的反射波的波形,判为伪缺陷波形。灵敏度试块在相控阵横波检测过程中,以其内部横孔的反射波波幅80%的dB值作为起始灵敏度;在以上侧面为检测面过程中,以这个孔的反射距离为判断标准,超过这个距离的反射波为2次或多次反射波,这个波形为伪缺陷波形。
裂纹槽用于下侧面检测时,以其反射距离为判断标准,反射距离超过判断标准的反射波的波形,判为伪缺陷波形。灵敏度试块的裂纹槽的设计用于相控阵横波检测时,仪器定标;在以下侧面为检测面过程中,以槽的反射距离为判断标准,超过这个距离的反射波为2次或多次反射波,这个波形为伪缺陷波形。
本发明利用相控阵超声检测设备,采用特制的高灵敏度的灵敏度试块作为参考试块,根据多面体硬质合金顶砧的结构特点,以多面体硬质合金顶砧的九个面为检测面,并选择最佳的相控阵配置进行超声检测。本发明方法可用于顶面(10~30)mm*(10~30)mm,高度50~100mm以内的多面体硬质合金顶砧内部缺陷的检测,能检测出最小0.1mm 当量孔的硬质合金内部缺陷,且不会漏检,检测硬质合金顶砧大约需要5分钟,操作简单、高效、检测结果直观、成本低,能适应大规模生产需要。
附图说明
图1为多面体硬质合金顶砧灵敏度试块示意图;
图2为第一组实施例中实施例2 的多面体硬质合金顶砧内部缺陷波形图;
图3为第一组实施例中实施例2内部缺陷对应的金相图;
图4为第二组实施例中实施例3 的多面体硬质合金顶砧缺陷波形图;
图5为第二组实施例中实施例3 内部缺陷对应的金相图;
图6为第三组实施例中实施例4 的多面体硬质合金顶砧内部缺陷波形图;
图7为第三组实施例中实施例4 的内部缺陷对应的实物图。
具体实施方式
本发明的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,是利用相控阵超声检测设备,以多面体硬质合金顶砧的九个面作为超声检测面分别进行超声检测,所述九个面分别为上顶面、四个上侧面、四个下侧面。
以多面体硬质合金顶砧的顶部作为检测面,主要检测垂直顶部向下内部宏观缺陷;以上侧面为检测面,主要检测其相应下侧面及附近区域内部缺陷;以下侧面为检测面,主要检测其相应上侧面及其附近的内部缺陷。顶部及上侧面为其工作部位,是主要受力部位,其相应的棱在生产过程中,易出现裂纹,因而在检测时,必须严格要求。
上顶面采用楔块角度为 0°纵波检测,采用-30~30°扇形扫描方式。其它八个侧面采用楔块角度为30~45°横波检测,采用扫描起始角30~40°、扫描终止角60~70°扇形扫描方式。
由灵敏度试块确定检测始起灵敏度,所述灵敏度试块为(如图1所示):上顶面( 10~30 )mm*( 10~30)mm、高(上下顶面间的距离)为 50~ 100mm(优选30mm*30mm、高100mm)的多面体硬质合金顶砧。
在一个下侧面的中心线上距离中心线oo’的中点A以下10~20mm处设有一个孔径0.1~0.2mm、孔深3~5mm的平底孔(小孔2),在其相对的下侧面的同样位置设有相同的孔。灵敏度试块在相控阵纵波检测过程中,以其内部平底孔的反射波波幅80%dB值作为起始灵敏度,确保在纵波检测过程中,直径≥0.1mm缺陷不漏检;在纵波检测过程中,以两个相对应的平底孔的反射波的距离进行仪器定标。
在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上距离下顶面顶点B 10~20mm处,设有一个孔径0.1~0.2mm、孔深3~5mm的横孔(小孔1)。灵敏度试块在相控阵横波检测过程中,以其内部横孔的反射波波幅80%的dB值作为起始灵敏度,确保在横波检测过程,直径≥0.1mm缺陷不漏检;在以上侧面为检测面过程中,以这个孔的反射距离为判断标准,超过这个距离的反射波为2次或多次反射波,这个波形为伪缺陷波形。
在一个上侧面连接上顶面的两条棱上分别错开设有一条深2 ~ 3mm、长 1~2mm(优选深2mm、长1mm)的裂纹槽(图中所示,错开设置在一条虚线两侧)。灵敏度试块的裂纹槽的设计用于相控阵横波检测时,仪器定标;在以下侧面为检测面过程中,以槽的反射距离为判断标准,超过这个距离的反射波为2次或多次反射波,这个波形为伪缺陷波形。
以下用三组实施例结合附图对本发明作进一步说明:
第一组实施例 以多面体硬质合金顶砧的顶部为检测面,利用灵敏度试块(见图1)中的孔2的反射波波幅的80%的dB值为纵波检测起始灵敏度,采用-30~30°扇形扫描的方式在顶部来回扫。图1中的孔2是一个孔径为0.1~0.2mm,孔深3~5mm的平底孔,位置在下侧面的中心线上,距离中心点以下10~20mm。实施例检测结果见表1,图2为实施例2的缺陷波形图,图3为实施例2缺陷对应的金相图。
表1 第一组实施例的不同型号的检测结果
实施例 | 顶砧的型号顶(边长*边长)*高度 | 检测结果 |
1 | (10*10)mm*50mm | 离顶部12.3mm处有一个当量0.2mm脏化孔,靠近上侧面 |
2 | (10*20)mm*50mm | 离顶部18.4mm处有一个大约0.1mm当量的孔,靠近上侧面 |
3 | (10*30)mm*50mm | 没有发现缺陷 |
4 | (20*20)mm*60mm | 没有发现缺陷 |
5 | (20*30)mm*60 | 没有发现缺陷 |
6 | (20*20)mm*70mm | 离顶部17.8mm处,中心部位有一个0.2mm当量的孔,离顶部24.6mm处,靠近下侧面有一个0.2mm当量的孔 |
7 | (20*20)mm*90 | 离顶部29.3mm处,靠近下侧面有一个0.4mm当量的孔,离顶部24.6mm处,分布在其相对的侧面有一个0.2mm当量孔。 |
8 | (20*30)mm*70mm | 没有发现缺陷 |
9 | (20*30)mm*90 | 没有发现缺陷 |
10 | (30*30)mm*50 | 没有发现缺陷 |
11 | (30*30)mm*60 | 离顶部15.4mm处,靠近上侧面有一个当量0.2mm的孔,离顶部12.4mm处,靠近另一个上侧面处有一个当量0.5mm的孔 |
12 | (30*30)mm*70mm | 没有发现缺陷 |
13 | (30*30)mm*80 | 离顶部26.7mm处,顶砧的中部有一个0.2mm的当量孔 |
14 | (30*30)mm*90 | 没有发现缺陷 |
第二组实施例 本组实施例主要检测下侧面内部缺陷,将第一组实施例检测的多面体硬质合金顶砧用于本组检测,把探头依次放置顶砧各个上侧面,采用灵敏度试块(见图1)中的两个裂纹槽的反射横波进行仪器定标,利用灵敏度试块(见图1)中孔1的反射波波幅的80%dB值为横波检测起始灵敏度,以扫描起始角30~40°、扫描终止60~70°扇形扫描方式进行检测。灵敏度试块中的孔1分布在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上距离下顶面顶点B 10~20mm处,孔径为0.1~0.2mm,孔深3~5mm的横孔。此孔的发射途径为1次反射波的最远距离,超过此距离即为二次反射波、或多次反射波,这些波传播途径复杂,大多数为伪缺陷波,不考虑。实施例的检测结果见表2,图4为实施例3的缺陷波形图,图5为实施例的缺陷金相图。
表2 第2组实施例的检测结果
实施例 | 顶砧的型号顶(边长*边长)*高度 | 检测结果 |
1 | (10*10)mm*50mm | 没有发现缺陷 |
2 | (10*20)mm*50mm | 没有发现缺陷 |
3 | (10*30)mm*50mm | 离探头的中心21.5mm处,靠近下侧面有一个当量为0.2mm的孔 |
4 | (20*20)mm*60mm | 没有发现缺陷 |
5 | (20*30)mm*60 | 离探头的中心18.6mm处,靠近下侧面有一个当量为0.2mm的孔 |
6 | (20*20)mm*70mm | 没有发现缺陷 |
7 | (20*20)mm*90 | 没有发现缺陷 |
8 | (20*30)mm*70mm | 离探头的中心18.6mm处,靠近下侧面有一个当量为0.4mm的孔 |
9 | (20*30)mm*90 | 没有发现缺陷 |
10 | (30*30)mm*50 | 没有发现缺陷 |
11 | (30*30)mm*60 | 没有发现缺陷 |
12 | (30*30)mm*70mm | 离探头的中心30.2mm处,靠近下侧面有一个当量为0.4mm的孔 |
13 | (30*30)mm*80 | 没有发现缺陷 |
14 | (30*30)mm*90 | 没有发现缺陷 |
第三组实施例 本组实施例主要检测多面体硬质合金上侧面内部缺陷,将第二组实施例检测的多面体硬质合金顶砧用于本组检测,把探头依次放置顶砧各个下侧面,采用灵敏度试块(见图1)中的两个裂纹槽的反射横波进行仪器定标,利用灵敏度试块(见图1)中孔1的反射波波幅的80%dB值为横波检测起始灵敏度,以扫描起始角30~40°、扫描终止60~70°扇形扫描方式进行检测。灵敏度试块中的孔1分布在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上距离下顶面顶点B 10~20mm处,孔径为0.1~0.2mm,孔深3~5mm的横孔。利用两端裂纹槽的反射波的最远距离为一次反射波的最远距离,超过此距离即为二次反射波、或多次反射波,这些波传播途径复杂,大多数为伪缺陷波,不考虑。实施例的检测结果见表3,图6为实施例4的缺陷波形图,图7为上棱处的裂纹实物图。
表3 第三组实施例的检测结果
实施例 | 顶砧的型号顶(边长*边长)*高度 | 检测结果 |
1 | (10*10)mm*50mm | 没有发现缺陷 |
2 | (10*20)mm*50mm | 没有发现缺陷 |
3 | (10*30)mm*50mm | 没有发现缺陷 |
4 | (20*20)mm*60mm | 上侧面棱上有1裂纹 |
5 | (20*30)mm*60 | 没有发现缺陷 |
6 | (20*20)mm*70mm | 没有发现缺陷 |
7 | (20*20)mm*90 | 没有发现缺陷 |
8 | (20*30)mm*70mm | 没有发现缺陷 |
9 | (20*30)mm*90 | 离探头中心21.3mm处,靠近上侧面有一个当量为0.3mm的孔 |
10 | (30*30)mm*50 | 没有发现缺陷 |
11 | (30*30)mm*60 | 没有发现缺陷 |
12 | (30*30)mm*70mm | 离探头的中心30.2mm处,靠近上侧面有一个当量为0.4mm的孔 |
13 | (30*30)mm*80 | 没有发现缺陷 |
14 | (30*30)mm*90 | 离探头的中心26.2mm处,靠近上侧面有一个当量为0.5mm的孔 |
Claims (8)
1.一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于利用相控阵超声检测设备,以多面体硬质合金顶砧的九个面作为超声检测面分别进行超声检测,所述九个面分别为上顶面、四个上侧面、四个下侧面;上顶面采用楔块角度为0°纵波检测,采用-30~30°扇形扫描方式,其它八个侧面采用楔块角度为30~45°横波检测,采用扫描起始角30~40°、扫描终止角60~70°扇形扫描方式;
由灵敏度试块确定检测始起灵敏度,所述灵敏度试块为:上顶面(10 ~ 30)mm*(10 ~30)mm、高为50~ 100mm的多面体硬质合金顶砧,在一个下侧面的中心线上距中心线中点以下10~20mm处设有一个孔径0.1~0.2mm、孔深3~5mm的平底孔,在其相对的下侧面的同样位置设有相同的孔;在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上距离下顶面顶点10~20mm处,设有一个孔径0.1~0.2mm、孔深3~5mm的横孔;在一个上侧面连接上顶面的两条棱上分别错开设有一条深2 ~3 mm、长 1~2mm的裂纹槽。
2.根据权利要求1所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于以多面体硬质合金顶砧的上顶面作为检测面,检测垂直上顶面以下的区域;以上侧面为检测面,检测其相应下侧面及附近区域;以下侧面作为检测面,检测其相应上侧面及附近区域。
3.根据权利要求1或2所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于平底孔用于设备定标及确定检测时起始灵敏度;横孔用于横波检测时,确定检测起始灵敏度,及在以上侧面为检测面过程中,以这个孔的反射距离为判断标准,反射距离超过判断标准的反射波的波形,判为伪缺陷波形;裂纹槽用于下侧面检测时,以其反射距离为判断标准,反射距离超过判断标准的反射波的波形,判为伪缺陷波形。
4.根据权利要求3所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于灵敏度试块在相控阵纵波检测过程中,以其内部平底孔的反射波波幅80%的dB值作为起始灵敏度;在纵波检测过程中,以两个相对应的平底孔的反射波的距离进行仪器定标。
5.根据权利要求3所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于灵敏度试块在相控阵横波检测过程中,以其内部横孔的反射波波幅80%的dB值作为起始灵敏度;在以上侧面为检测面过程中,以这个孔的反射距离为判断标准,超过这个距离的反射波为至少2次反射波,这个波形为伪缺陷波形。
6.根据权利要求3所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于灵敏度试块的裂纹槽的设计用于相控阵横波检测时,仪器定标;在以下侧面为检测面过程中,以槽的反射距离为判断标准,超过这个距离的反射波为至少2次反射波,这个波形为伪缺陷波形。
7.根据权利要求1或2所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于灵敏度试块为:上顶面30mm*30mm、高为100mm的多面体硬质合金顶砧,裂纹槽深2mm、长1mm。
8.根据权利要求1或2所述的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法,其特征在于平底孔和横孔利用火花打孔的方式打成,裂纹槽利用火花刻槽的方式刻成。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |