CN107102063A - 一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法 - Google Patents

Abstract

一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法，它涉及一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法。本发明是要解决现有探伤方法对分布无规律的夹杂、化合物聚集等冶金缺陷检出率低，经多道工序加工造成板材报废的问题。方法：一、探头选择；二、制作对比试块；三、测试探头及制作AVG曲线；四、对比试块探伤试验；五、不同频率探头大平底增益值计算；六、确定最优探头；七、采用最优探头对待测铸锭进行检测。本发明用于7×××系铝合金方铸锭超声波探伤。

Description

一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法

技术领域

本发明涉及一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法。

背景技术

7×××系铝合金方铸锭是用于制造航空、航天的重要原材料。由于铝合金铸锭组织不均匀、晶粒粗大、透声性差，易产生较大的电噪声信号，因此铸锭超声波探伤难度较大。其内部组织的检验，常规方法是低倍检验法，即按照整熔次切取一定数量铸块试片进行金相内部组织的检验。这种检验方法对于分布无规律的夹杂、化合物聚集等冶金缺陷检出的几率很低。往往由于铸锭内部组织缺陷存在，铸锭经过多道工序加工到成品板材后，最终因超声波探伤超标而报废，浪费人力、物力、能源，给企业带来极大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是为解决现有探伤方法对分布无规律的夹杂、化合物聚集等冶金缺陷检出率低，经多道工序加工造成板材报废的问题，而提供一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法。

一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法具体按以下步骤进行：

一、探头选择：选择纵波单晶直探头作为探头，选择型号为5P8×15×2-2°双晶组合探头作为板材跟踪探伤探头；按实际需要将晶片直径为25mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为1号探头，编号为1P25；将晶片直径为28mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为2号探头，编号为1P28；将晶片直径为25mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为3号探头，编号为2P25；将晶片直径为28mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为4号探头，编号为2P28；将晶片直径为28mm、探头频率为2.5MHz的纵波单晶直探头作为5号探头，编号为2.5P28；将晶片直径为20mm、探头频率为5MHz的纵波单晶直探头作为6号探头，编号为5P20；

二、制作对比试块：选取厚度为520mm的7×××系铝合金方铸锭作为对比试块基材，对比试块基材经均火、表面铣面，机械加工成尺寸为480mm×200mm×200mm的方铸锭；然后在方铸锭的一个200mm×200mm面上加工四个平底孔人工伤，以宽度方向为X轴，以高度方向为Y轴建立坐标系，以X＝70mm、Y＝100mm为1号人工伤，以X＝100mm、Y＝130mm为2号人工伤，以X＝130mm、Y＝100mm为3号人工伤，以X＝100mm、Y＝70mm为4号人工伤，加工完得到对比试块；

三、测试探头及制作AVG曲线：对步骤一得到的1～6号探头进行性能指标测试，确定1～6号探头可正常使用，然后对1～6号探头利用标准试块测试增益值，并制作AVG曲线，储存到仪器中，待现场探伤时作为评定缺陷的参考；

四、对比试块探伤试验：采用步骤二得到的对比试块分别对步骤一得到的1～6号探头进行人工缺陷检测试验，确定不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比；

五、不同频率探头大平底增益值计算：采用大平底公式计算出不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的理论值，与步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比进行比对，验证步骤一得到的1～6号探头的探伤效果；

六、采用步骤一得到的1～6号探头对尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭进行超声波探伤，探伤前在平底孔上将波幅调至满幅的80％作为起始灵敏度，在步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的基础上，针对不同尺寸的平底孔人工伤将其增益值提高6dB作为扫查灵敏度进行超声波探伤；通过步骤六的探伤效果确定1～6号探头中的一个为最优探头；

七、采用最优探头对待测铸锭进行检测，排除有缺陷铸锭，将无缺陷铸锭加工成成品板材；采用板材跟踪探伤探头对成品板材进行A级超声波检测，即完成7×××系铝合金方铸锭超声波探伤。

本发明的优点：

本发明探伤方法填补了铸锭超声波探伤的空白，是对超声波检验技术的拓展与尝试，弥补了常规低倍检验法缺陷检出率低的问题。避免了人力、物力、能源的浪费以及给企业带来的经济损失。

具体实施方式

具体实施方式一：一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法具体按以下步骤进行：

一、探头选择：选择纵波单晶直探头作为探头，选择型号为5P8×15×2-2°双晶组合探头作为板材跟踪探伤探头；按实际需要将晶片直径为25mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为1号探头，编号为1P25；将晶片直径为28mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为2号探头，编号为1P28；将晶片直径为25mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为3号探头，编号为2P25；将晶片直径为28mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为4号探头，编号为2P28；将晶片直径为28mm、探头频率为2.5MHz的纵波单晶直探头作为5号探头，编号为2.5P28；将晶片直径为20mm、探头频率为5MHz的纵波单晶直探头作为6号探头，编号为5P20；

二、制作对比试块：选取厚度为520mm的7×××系铝合金方铸锭作为对比试块基材，对比试块基材经均火、表面铣面，机械加工成尺寸为480mm×200mm×200mm的方铸锭；然后在方铸锭的一个200mm×200mm面上加工四个平底孔人工伤，以宽度方向为X轴，以高度方向为Y轴建立坐标系，以X＝70mm、Y＝100mm为1号人工伤，以X＝100mm、Y＝130mm为2号人工伤，以X＝130mm、Y＝100mm为3号人工伤，以X＝100mm、Y＝70mm为4号人工伤，加工完得到对比试块；

三、测试探头及制作AVG曲线：对步骤一得到的1～6号探头进行性能指标测试，确定1～6号探头可正常使用，然后对1～6号探头利用标准试块测试增益值，并制作AVG曲线，储存到仪器中，待现场探伤时作为评定缺陷的参考；

四、对比试块探伤试验：采用步骤二得到的对比试块分别对步骤一得到的1～6号探头进行人工缺陷检测试验，确定不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比；

五、不同频率探头大平底增益值计算：采用大平底公式计算出不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的理论值，与步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比进行比对，验证步骤一得到的1～6号探头的探伤效果；

六、采用步骤一得到的1～6号探头对尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭进行超声波探伤，探伤前在平底孔上将波幅调至满幅的80％作为起始灵敏度，在步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的基础上，针对不同尺寸的平底孔人工伤将其增益值提高6dB作为扫查灵敏度进行超声波探伤；通过步骤六的探伤效果确定1～6号探头中的一个为最优探头；

七、采用最优探头对待测铸锭进行检测，排除有缺陷铸锭，将无缺陷铸锭加工成成品板材；采用板材跟踪探伤探头对成品板材进行A级超声波检测，即完成7×××系铝合金方铸锭超声波探伤。

本实施方式中步骤二所述对比试块的制作方法参照GB/T6519-2013中附录A规定制作。

本实施方式步骤三中所述性能指标测试为探头声束偏离、有效声束宽度等。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤六中所述超声波探伤中所用耦合剂为机油。其他步骤与具体实施方式一相同。

本实施方式耦合剂应符合GB/T6519-2013中7.5的规定。

步骤六中所述超声波探伤所采用的仪器为大功率、发射能量强、抗干扰能力强的超声波检测仪

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：步骤二中所述平底孔人工伤的深度为10mm或20mm，平底孔直径为Φ1.2mm、Φ2.0mm或Φ3.2mm。其他步骤与具体实施方式三相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：步骤六中所述尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭的材质与步骤二得到的对比试块的材质相同。其他步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：步骤六中所述超声波探伤中扫查间距不应大于有效声束宽度的二分之一，扫查速度不应大于50mm/s。其他步骤与具体实施方式一或二相同。

通过以下实施例验证有益效果：

实施例一：一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法具体按以下步骤进行：

一、探头选择：选择纵波单晶直探头作为探头，选择型号为5P8×15×2-2°双晶组合探头作为板材跟踪探伤探头；按实际需要将晶片直径为25mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为1号探头，编号为1P25；将晶片直径为28mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为2号探头，编号为1P28；将晶片直径为25mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为3号探头，编号为2P25；将晶片直径为28mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为4号探头，编号为2P28；将晶片直径为28mm、探头频率为2.5MHz的纵波单晶直探头作为5号探头，编号为2.5P28；将晶片直径为20mm、探头频率为5MHz的纵波单晶直探头作为6号探头，编号为5P20；

二、制作对比试块：选取厚度为520mm的7×××系铝合金方铸锭作为对比试块基材，对比试块基材经均火、表面铣面，机械加工成尺寸为480mm×200mm×200mm的方铸锭；然后在方铸锭的一个200mm×200mm面上加工四个平底孔人工伤，以宽度方向为X轴，以高度方向为Y轴建立坐标系，以X＝70mm、Y＝100mm为1号人工伤，以X＝100mm、Y＝130mm为2号人工伤，以X＝130mm、Y＝100mm为3号人工伤，以X＝100mm、Y＝70mm为4号人工伤，加工完得到对比试块；平底孔人工伤的尺寸为：1号人工伤的深度为10mm，平底孔直径为Φ1.2mm；2号人工伤的深度为10mm，平底孔直径为Φ2.0mm；3号人工伤的深度为20mm，平底孔直径为Φ2.0mm；4号人工伤的深度为10mm，平底孔直径为Φ3.2mm；

三、测试探头及制作AVG曲线：对步骤一得到的1～6号探头进行性能指标测试，确定1～6号探头可正常使用，然后对1～6号探头利用标准试块测试增益值，并制作AVG曲线，储存到仪器中，待现场探伤时作为评定缺陷的参考；

四、对比试块探伤试验：采用步骤二得到的对比试块分别对步骤一得到的1～6号探头进行人工缺陷检测试验，确定不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比,得到表1；

表1不同探头检测不同埋深、不同孔径人工缺陷的灵敏度信噪比(增益值)

五、不同频率探头大平底增益值计算：采用大平底公式计算出不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的理论值，与步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比进行比对，得到表2；验证步骤一得到的1～6号探头的探伤效果；

根据大平底—平底孔计算公式：

式中：ΔdB为同一深度下大平底与平底孔的回波声压分贝差，λ为声波在传播介质中的波长，x为平底孔埋藏深度，Φ为平底孔直径；

表2不同频率探头在不同灵敏度下检验时的增益值

六、采用步骤一得到的1～6号探头对尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭进行超声波探伤，探伤前在平底孔上将波幅调至满幅的80％作为起始灵敏度，在步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的基础上，针对不同尺寸的平底孔人工伤将其增益值提高6dB作为扫查灵敏度；扫查间距不应大于有效声束宽度的二分之一，扫查速度不应大于50mm/s；通过步骤六的探伤效果确定1～6号探头中的一个为最优探头；所述尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭的材质与步骤二得到的对比试块的材质相同；通过不同频率和晶片尺寸的探头探伤试验，探伤效果最佳(信噪比较高)的探头为2P28，其它探头噪声较大。用2P28型号的探头对其它熔次的10块铸锭进行超声波检测，其中1块检测到上表面边部多处缺陷，肉眼观察为不易发现的角裂纹；

七、采用型号为2P28的探头对待测铸锭进行检测，去除有缺陷铸锭，将无缺陷铸锭加工成成品板材；采用型号为5P8×15×2-2°双晶组合探头对成品板材进行A级超声波检测，将型号为5P8×15×2-2°双晶组合探头置于Φ1.2/80mm试块上，移动探头找到Φ1.2平底孔最高回波，调节增益使Φ1.2平底孔回波高度为示波屏满刻度的80％，记录增益读数△1；然后把探头放置在Φ1.2/2.5mm试块上，重复上述步骤，记录读数△2，选择其中读数较小的作为检测基准灵敏度。在检测灵敏度基础上提高6dB作为扫查灵敏度。其中2张板材心部有两处单点不超标缺陷，其它板材整个检测区域未发现缺陷，即完成7×××系铝合金方铸锭超声波探伤。

Claims (5)

1.一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法，其特征在于7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法具体按以下步骤进行：

一、探头选择：选择纵波单晶直探头作为探头，选择型号为5P8×15×2-2°双晶组合探头作为板材跟踪探伤探头；按实际需要将晶片直径为25mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为1号探头，编号为1P25；将晶片直径为28mm、探头频率为1MHz的纵波单晶直探头作为2号探头，编号为1P28；将晶片直径为25mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为3号探头，编号为2P25；将晶片直径为28mm、探头频率为2MHz的纵波单晶直探头作为4号探头，编号为2P28；将晶片直径为28mm、探头频率为2.5MHz的纵波单晶直探头作为5号探头，编号为2.5P28；将晶片直径为20mm、探头频率为5MHz的纵波单晶直探头作为6号探头，编号为5P20；

二、制作对比试块：选取厚度为520mm的7×××系铝合金方铸锭作为对比试块基材，对比试块基材经均火、表面铣面，机械加工成尺寸为480mm×200mm×200mm的方铸锭；然后在方铸锭的一个200mm×200mm面上加工四个平底孔人工伤，以宽度方向为X轴，以高度方向为Y轴建立坐标系，以X＝70mm、Y＝100mm为1号人工伤，以X＝100mm、Y＝130mm为2号人工伤，以X＝130mm、Y＝100mm为3号人工伤，以X＝100mm、Y＝70mm为4号人工伤，加工完得到对比试块；

三、测试探头及制作AVG曲线：对步骤一得到的1～6号探头进行性能指标测试，确定1～6号探头可正常使用，然后对1～6号探头利用标准试块测试增益值，并制作AVG曲线，储存到仪器中，待现场探伤时作为评定缺陷的参考；

四、对比试块探伤试验：采用步骤二得到的对比试块分别对步骤一得到的1～6号探头进行人工缺陷检测试验，确定不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比；

五、不同频率探头大平底增益值计算：采用大平底公式计算出不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的理论值，与步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比进行比对，验证步骤一得到的1～6号探头的探伤效果；

六、采用步骤一得到的1～6号探头对尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭进行超声波探伤，探伤前在平底孔上将波幅调至满幅的80％作为起始灵敏度，在步骤四得到的不同尺寸的平底孔人工伤灵敏度信噪比的基础上，针对不同尺寸的平底孔人工伤将其增益值提高6dB作为扫查灵敏度进行超声波探伤；通过步骤六的探伤效果确定1～6号探头中的一个为最优探头；

七、采用最优探头对待测铸锭进行检测，排除有缺陷铸锭，将无缺陷铸锭加工成成品板材；采用板材跟踪探伤探头对成品板材进行A级超声波检测，即完成7×××系铝合金方铸锭超声波探伤。

2.根据权利要求1所述的一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法，其特征在于步骤六中所述超声波探伤中所用耦合剂为机油。

3.根据权利要求1所述的一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法，其特征在于步骤二中所述平底孔人工伤的深度为10mm或20mm，平底孔直径为Φ1.2mm、Φ2.0mm或Φ3.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法，其特征在于步骤六中所述尺寸为483mm×1306mm×5360mm的方铸锭的材质与步骤二得到的对比试块的材质相同。

5.根据权利要求1所述的一种7×××系铝合金方铸锭超声波探伤方法，其特征在于步骤六中所述超声波探伤中扫查间距不应大于有效声束宽度的二分之一，扫查速度不应大于50mm/s。