CN106370729A - 一种表面下聚焦超声波水浸检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，先将待检工件置于超声波水浸检测系统中；确定待检工件的检测面大小，调整超声波水浸检测系统的超声波探头与待检工件之间的距离h，距离h小于超声波探头的焦距H；对待检工件进行检测，获得扫描图像，完成表面下聚焦超声波水浸检测。本发明通过降低超声波探头到待检工件表面的距离h即水距，从而将超声波探头检测的方式由表面聚焦变为表面下聚焦，通过表面下聚焦超声波水浸检测，能够解决实际检测过程中杂波水平较高的问题，有效地降低了检测杂波水平，提高了检测信噪比，保证了检测质量。本发明方法简单快捷且易于操作。

Description

一种表面下聚焦超声波水浸检测方法
【技术领域】
本发明属于检测技术，涉及一种表面下聚焦超声波水浸检测方法。
【背景技术】
超声波水浸聚焦检测法由于受人为因素影响小，检测可靠性高，现已广泛用于航空发动机零部件的检测工作。例如，某发动机盘类锻件水浸超声波检测中使用的是IHM点聚焦探头，频率为5MHz，水距(超声波探头1与待检工件2表面的距离)通常采用标称焦距150mm，如图1所示，此时探头焦点恰好落在工件表面上，探头的使用方式为表面聚焦。然而按照表面聚焦方式对此盘类锻件进行检测后采集到的A扫描、C扫描图像中杂波水平常常高于20％，如图2和图3所示，使待测缺陷信号难以与其分离，信噪比较差，给探伤工作带来了困难。因此针对此类锻件超声波检测过程中杂波水平较高的问题，需要改进原有的检测工艺，保证检测质量。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，能够提高检测信噪比。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括以下步骤：
(1)将待检工件置于超声波水浸检测系统中；
(2)确定待检工件的检测面大小，调整超声波水浸检测系统的超声波探头与待检工件之间的距离h，距离h小于超声波探头的焦距H；
(3)对待检工件进行检测，获得扫描图像，完成表面下聚焦超声波水浸检测。
进一步地，超声波水浸检测系统的型号为LS-200。
进一步地，超声波水浸检测系统包括X轴-Y轴-Z轴三维立体坐标轴，步骤(2)中通过移动X轴和Y轴确定待检工件的检测面大小，通过Z轴控制超声波探头与待检工件之间的距离。
进一步地，超声波探头采用IHM点聚焦探头，频率为5MHz，晶片尺寸20mm。
进一步地，步骤(2)中H/3≤h＜H。
进一步地，步骤(3)中，调用距离h的TCG曲线，在转速为20～35转/分钟以及扫查步径为0.8～2.0mm的条件下对待检工件进行检测。
进一步地，距离h的TCG曲线具体制作步骤包括：选取一套与待检工件材料及验收标准要求一致的平底孔对比试块，在确定的距离h下，采用不同埋深对比试块进行检测，调节超声波水浸检测系统增益值，使不同埋深的对比试块的缺陷反射信号均达到荧光屏满刻度的80％，生成距离h的TCG曲线。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过降低超声波探头到待检工件表面的距离h即水距，从而将超声波探头检测的方式由表面聚焦变为表面下聚焦，通过表面下聚焦超声波水浸检测，能够解决实际检测过程中杂波水平较高的问题，有效地降低了检测杂波水平，提高了检测信噪比，保证了检测质量。本发明方法简单快捷且易于操作。
进一步地，本发明中H/3≤h＜H，在满足检测质量的前提下，确定了超声波探头可达到的最小水距。
进一步地，本发明通过制作新的TCG曲线，配合最小水距等优化后的工艺参数，利于得到适宜的检测灵敏度。
【附图说明】
图1是表面聚焦超声波水浸检测方式示意图；
图2是采用表面聚焦A扫描杂波高(信噪比差)的图像；
图3是采用表面聚焦C扫描杂波高(信噪比差)的图像；
图4是表面下聚焦超声波水浸检测方式示意图；
图5是采用表面下聚焦A扫描杂波低(信噪比优)的图像；
图6是采用表面下聚焦C扫描杂波低(信噪比优)的图像。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明包括以下步骤：
(1)将待检工件2置于LS-200超声波水浸检测系统中；
(2)超声波水浸检测系统包括X轴-Y轴-Z轴三维立体坐标轴，通过移动X轴和Y轴确定待检工件2的检测面大小，通过Z轴调整超声波水浸检测系统的超声波探头1与待检工件2之间的距离h，该距离小于超声波探头1的焦距H，H/3≤h＜H；超声波探头1采用IHM点聚焦探头，频率为5MHz，晶片尺寸20mm；
(3)调用距离h的TCG曲线，在转速为20～35转/分钟以及扫查步径为0.8～2.0mm的条件下，对待检工件2进行检测，获得扫描图像，完成表面下聚焦超声波水浸检测。
如图4所示，本发明通过降低超声波探头1到待检工件2表面的距离h即水距来实现IHM点聚焦探头检测方式由表面聚焦变为表面下聚焦。本发明在超声波水浸检测设备中进行不同水距时的IHM点聚焦探头对比试验，以确定最佳水距h。
a、选用一套与某叶盘类待检件材料及验收标准要求一致的6Al4V-2平底孔对比试块。分别在150mm、100mm、50mm以及30mm水距时将不同埋深的平底孔缺陷波高调至荧光屏满刻度的80％，记录超声波水浸检测系统的增益值(dB值)，如表1所示。
表1不同孔埋深不同水距下的dB值
b、确定IHM点聚焦探头可达到的最小水距，该水距应能确保发现各个所需检测埋深的平底孔缺陷，并使一次底波始终位于二次界面波之前。当水距降至30mm时不能很好地发现埋深较深的平底孔缺陷，而当水距继续降到20mm时，二次界面波出现在一次底波之前，无法识别平底孔缺陷信号。因此，在满足检测质量的前提下，确定IHM点聚焦探头可达到的最小水距为50mm，为最优水距，为标称焦距的1/3。
c、设定IHM点聚焦探头水距为通过步骤a和步骤b所确定的最小水距值，在所确定的最小水距下，制作IHM点聚焦探头可供检测时使用的TCG曲线，得到不同埋深平底孔的检测灵敏度。5MHz的IHM点聚焦探头在50mm水距下，采用不同埋深6Al4V-2对比试块制作TCG曲线。调节超声波水浸检测系统的增益值(dB值)，使不同埋深的6Al4V-2对比试块的缺陷反射信号均达到荧光屏满刻度的80％，生成TCG曲线图。
d、将待检的某叶盘类零件置于超声波水浸检测系统中，采用IHM点聚焦探头，频率为5MHz，晶片尺寸20mm。设定好IHM点聚焦探头的最小水距，使IHM点聚焦探头距待检面水距为50mm，调用50mm水距时的TCG曲线，进行超声波水浸检测。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一：选用某发动机钛合金叶盘，进行表面下聚焦超声波水浸检测。
将待检的钛合金叶盘置于LS-200超声波水浸检测系统中，此系统由X、Y、Z三维立体坐标轴组成，通过移动X、Y轴确定检测面大小，Z轴控制超声波探头1与待检工件2之间的距离即水距。采用IHM点聚焦探头，频率为5MHz，晶片尺寸20mm。移动Z轴使超声波探头1距待检面水距调整至50mm，调用50mm水距时的6Al4V-2对比试块TCG曲线图，设置转速24转/分，扫查步径1.0mm，转动叶盘进行检测扫查。
在LS-200超声波水浸检测系统中对检测面进行扫查后得到该叶盘的超声波A扫描图像和C扫描图像，分别如图5和图6所示，从扫描图像中可以看出杂波水平较低，信噪比良好，与图2和图3进行对比能够有效证明本发明有效地降低了检测杂波水平，提高了检测信噪比。
本发明方法的优点：实现了表面下聚焦超声波水浸检测方法，在满足检测质量的前提下，确定了IHM点聚焦探头可达到的最小水距，此方法简单快捷且易于操作。在优化后的工艺参数下，制作新的TCG曲线得到适宜的检测灵敏度。有效地降低了检测杂波水平，提高了检测信噪比，保证了检测质量。

Claims (7)

1.一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将待检工件置于超声波水浸检测系统中；
(2)确定待检工件的检测面大小，调整超声波水浸检测系统的超声波探头与待检工件之间的距离h，距离h小于超声波探头的焦距H；
(3)对待检工件进行检测，获得扫描图像，完成表面下聚焦超声波水浸检测。
2.根据权利要求1所述的一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：超声波水浸检测系统的型号为LS-200。
3.根据权利要求1所述的一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：超声波水浸检测系统包括X轴-Y轴-Z轴三维立体坐标轴，步骤(2)中通过移动X轴和Y轴确定待检工件的检测面大小，通过Z轴控制超声波探头与待检工件之间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：超声波探头采用IHM点聚焦探头，频率为5MHz，晶片尺寸20mm。
5.根据权利要求1所述的一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：步骤(2)中H/3≤h＜H。
6.根据权利要求1所述的一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：步骤(3)中，调用距离h的TCG曲线，在转速为20～35转/分钟以及扫查步径为0.8～2.0mm的条件下对待检工件进行检测。
7.根据权利要求6所述的一种表面下聚焦超声波水浸检测方法，其特征在于：距离h的TCG曲线具体制作步骤包括：选取一套与待检工件材料及验收标准要求一致的平底孔对比试块，在确定的距离h下，采用不同埋深对比试块进行检测，调节超声波水浸检测系统增益值，使不同埋深的对比试块的缺陷反射信号均达到荧光屏满刻度的80％，生成距离h的TCG曲线。
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