CN108918669B - 一种2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法 - Google Patents
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Abstract
一种2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，涉及一种铝合金薄板探伤方法。本发明为了解决现有技术无法检出小于6mm的铝合金板材内部的组织夹杂和分层等冶金缺陷的问题。方法：选择两个变角度超声波探头，制作对比试块，通过两个变角度超声波探头探伤角度差确定基准灵敏度，设定最大扫查间距和扫查轨迹，设定扫查速度，寻找预计缺陷位置，确定缺陷波，通过油波与缺陷波对比精确缺陷的位置。本发明能够准确可靠检测出小于6mm的铝合金薄板缺陷，扫查过程中探头的声束覆盖了板材全部面积，能够保证不遗漏缺陷。本发明适用于2×××系铝合金薄板探伤。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金薄板探伤方法。
背景技术
2×××系铝合金薄板是用于航空、航天工业的重要材料，随着国防及航空科技的高速发展，对其内部质量的要求日趋严格。目前铝合金板材内部组织检测的重要手段之一就是超声波检测技术，现行GB/T6519《变形铝、镁合金产品超声波检验方法》、GJB1580A《变形金属超声波检验方法》两个标准，主要是纵波和横波检测，受上下盲区的影响，厚度检测范围≥6mm。现有技术无法检出小于6mm的铝合金板材内部的组织夹杂和分层等冶金缺陷。
发明内容
本发明为了解决现有技术无法检出小于6mm的铝合金板材内部的组织夹杂和分层等冶金缺陷的问题，提出一种2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法。
本发明2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法按以下步骤进行：
一、探头选择：
选择两个变角度超声波探头，分别标记为1号探头和2号探头；
所述1号探头的角度变化范围为为0～60°，压电晶片尺寸为10x8mm，压电晶片频率为5MHz；所述2号探头的角度变化范围为为0～60°，压电晶片尺寸为5x13mm，压电晶片频率为4MHz；
二、制作对比试块：
选择厚度为3.0～4.0mm的2×××系合金板材作为基材，剪切加工成长度为600～610mm，宽度为150～160mm的试样，试样的较长边垂直于轧制方向，且剪切加工后试样的剪切面与板材表面平整度一致；在试样上距离较短边50mm处和距离较长边50mm处为圆心，加工一个直径为1mm的人工通孔，得到对比试块；
三、通过确定1号探头角度和2号探头的探伤角度差确定基准灵敏度
①、采用1号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证1号探头距离人工通孔中心的距离50～100mm；将使扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的1号探头角度的角度作为探伤角度a；
②、采用2号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证2号探头距离人工通孔中心的距离50～100mm；将扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的2号探头角度的角度作为探伤角度b；
将探伤角度a和探伤角度b进行对比，如果a和b的差的绝对值大于1°，则重复步骤三①和骤三②；如果a和b的差的绝对值小于1°，便可以确定已经调整出兰姆波；则进行步骤四，同时，以调整出兰姆波时仪器的增益值作为基准灵敏度；
四、设定最大扫查间距和扫查轨迹
在铝合金薄板的上表面设置多条扫查轨迹，扫查轨迹平行于铝合金薄板的轧制方向；铝合金薄板的上表面的第一条扫查轨迹与铝合金薄板的边缘的间距为50mm，相邻扫查轨迹之间的间距小于100mm；
所述铝合金薄板的厚度小于6mm；
五、设定扫查速度为80～150mm/s；
六、利用1号探头或2号探头，在基准灵敏度的基础上提高探伤仪增益6dB～10dB作为最低扫查灵敏度，将1号探头或2号探头置于铝合金薄板的上表面，继续提高探伤仪增益至噪声信号波高度达到探伤仪荧光屏满刻度的10％，将此时探伤仪的增益值作为探伤灵敏度；在探伤灵敏度下，使用1号探头或2号探头，沿扫查轨迹以w形式移动探头，探头移动过程中向两侧摆动，摆动幅度为9～10mm，将整张板材扫查完毕；
七、缺陷的识别与判定
扫查范围内出现的高于正常杂波的40％反射波的出现位置即为预计缺陷位置，对预计缺陷位置进行除表面油污处理，再次对预计缺陷位置扫查，如果高于正常杂波的反射波仍然存在，则确定预计缺陷位置对应的反射波为缺陷波，标记预计缺陷位置，在预计缺陷位置周围100mm范围进行不同的方向扫查，扫查过程中如出现缺陷波的波高高于探伤仪荧光屏满刻度80％，则缺陷波产生位置对应的缺陷为超标缺陷；手指蘸油后以预计缺陷位置为起始点，沿探头声束传播方向滑动手指，当手指滑动时产生的油波波高与缺陷波高重合时，手指所处的位置为薄板上精确缺陷的位置。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过可变探头调出兰姆波确定最佳灵敏度，然后确定扫查速度和扫查间距实现了缺陷的识别与判定，本发明能够准确可靠检测出小于6mm的铝合金薄板缺陷，保障航空、航天等军工产品的应用质量，满足了国防科技工业对铝合金板材质量要求。
2、本发明通过轧制方向的平行式连续扫查板材，扫查过程中探头的声束覆盖了板材全部面积，错检率仅为1～2％，漏检率仅为1～2％。
附图说明
图1为对比试块的示意图，c为对比试块，d为轧制方向，e为1号探头或2号探头，f为人工通孔；
图2为扫查轨迹示意图，b为扫查轨迹，a为探头。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法按以下步骤进行：
一、探头选择：
选择两个变角度超声波探头，分别标记为1号探头和2号探头；
二、制作对比试块：
选择厚度为3.0～4.0mm的2×××系合金板材作为基材，剪切加工成长度为600～610mm，宽度为150～160mm的试样，试样的较长边垂直于轧制方向，且剪切加工后试样的剪切面与板材表面平整度一致；在试样上距离较短边50mm处和距离较长边50mm处为圆心，加工一个直径为1mm的人工通孔，得到对比试块；
三、通过确定1号探头角度和2号探头的探伤角度差确定基准灵敏度
①、采用1号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证1号探头距离人工通孔中心的距离50～100mm；将使扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的1号探头角度的角度作为探伤角度a；
②、采用2号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证2号探头距离人工通孔中心的距离50～100mm；将扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的2号探头角度的角度作为探伤角度b；
将探伤角度a和探伤角度b进行对比，如果a和b的差的绝对值大于1°，则重复步骤三①和骤三②；如果a和b的差的绝对值小于1°，便可以确定已经调整出兰姆波；则进行步骤四，同时，以调整出兰姆波时仪器的增益值作为基准灵敏度；
四、设定最大扫查间距和扫查轨迹
在铝合金薄板的上表面设置多条扫查轨迹，扫查轨迹平行于铝合金薄板的轧制方向；铝合金薄板的上表面的第一条扫查轨迹与铝合金薄板的边缘的间距为50mm，相邻扫查轨迹之间的间距小于100mm；
五、设定扫查速度为80～150mm/s；
六、利用1号探头或2号探头，在基准灵敏度的基础上提高探伤仪增益6dB～10dB作为最低扫查灵敏度，将1号探头或2号探头置于铝合金薄板的上表面，继续提高探伤仪增益至噪声信号波高度达到探伤仪荧光屏满刻度的10％，将此时探伤仪的增益值作为探伤灵敏度；在探伤灵敏度下，使用1号探头或2号探头，沿扫查轨迹以w形式移动探头，探头移动过程中向两侧摆动，将整张板材扫查完毕；
七、缺陷的识别与判定
扫查范围内出现的高于正常杂波的40％反射波的出现位置即为预计缺陷位置，对预计缺陷位置进行除表面油污处理，再次对预计缺陷位置扫查，如果高于正常杂波的反射波仍然存在，则确定预计缺陷位置对应的反射波为缺陷波，标记预计缺陷位置，在预计缺陷位置周围100mm范围进行不同的方向扫查，扫查过程中如出现缺陷波的波高高于探伤仪荧光屏满刻度80％，则缺陷波产生位置对应的缺陷为超标缺陷；手指蘸油后以预计缺陷位置为起始点，沿探头声束传播方向滑动手指，当手指滑动时产生的油波波高与缺陷波高重合时，手指所处的位置为薄板上精确缺陷的位置。
本实施方式的有益效果为：
1、本实施方式通过可变探头调出兰姆波确定最佳灵敏度，然后确定扫查速度和扫查间距实现了缺陷的识别与判定，本实施方式能够准确可靠检测出小于6mm的铝合金薄板缺陷，保障航空、航天等军工产品的应用质量，满足了国防科技工业对铝合金板材质量要求。
2、本实施方式通过轧制方向的平行式连续扫查板材，扫查过程中探头的声束覆盖了板材全部面积，错检率仅为1～2％，漏检率仅为1～2％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述1号探头的角度变化范围为为0～60°，压电晶片尺寸为10x8mm，压电晶片频率为5MHz。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述2号探头的角度变化范围为为0～60°，压电晶片尺寸为5x13mm，压电晶片频率为4MHz。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤四所述铝合金薄板的厚度小于6mm。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤六所述探头移动过程中向两侧摆动的摆动幅度为9～10mm。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
实施例1：
本实施例2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法按以下步骤进行：
一、探头选择：
选择两个变角度超声波探头，分别标记为1号探头和2号探头；
所述1号探头的角度变化范围为为0～60°，压电晶片尺寸为10x8mm，压电晶片频率为5MHz；所述2号探头的角度变化范围为为0～60°，压电晶片尺寸为5x13mm，压电晶片频率为4MHz；
二、制作对比试块：
选择厚度为3.0mm的2×××系合金板材作为基材，剪切加工成长度为600mm，宽度为160mm的试样，试样的较长边垂直于轧制方向，且剪切加工后试样的剪切面与板材表面平整度一致；在试样上距离较短边50mm处和距离较长边50mm处为圆心，加工一个直径为1mm的人工通孔，得到对比试块；
三、通过确定1号探头角度和2号探头的探伤角度差确定基准灵敏度
①、采用1号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证1号探头距离人工通孔中心的距离100mm；将使扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的1号探头角度的角度作为探伤角度a；
②、采用2号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证2号探头距离人工通孔中心的距离100mm；将扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的2号探头角度的角度作为探伤角度b；
将探伤角度a和探伤角度b进行对比，如果a和b的差的绝对值大于1°，则重复步骤三①和骤三②；如果a和b的差的绝对值小于1°，便可以确定已经调整出兰姆波；则进行步骤四，同时，以调整出兰姆波时仪器的增益值作为基准灵敏度；
四、设定最大扫查间距和扫查轨迹
在铝合金薄板的上表面设置多条扫查轨迹，扫查轨迹平行于铝合金薄板的轧制方向；铝合金薄板的上表面的第一条扫查轨迹与铝合金薄板的边缘的间距为50mm，相邻扫查轨迹之间的间距为100mm；
所述铝合金薄板的厚度为3mm；
五、设定扫查速度为150mm/s；
六、利用1号探头或2号探头，在基准灵敏度的基础上提高探伤仪增益10dB作为最低扫查灵敏度，将1号探头或2号探头置于铝合金薄板的上表面，继续提高探伤仪增益至噪声信号波高度达到探伤仪荧光屏满刻度的10％，将此时探伤仪的增益值作为探伤灵敏度；在探伤灵敏度下，使用1号探头或2号探头，沿扫查轨迹以w形式移动探头，探头移动过程中向两侧摆动，摆动幅度为10mm，将整张板材扫查完毕；
七、缺陷的识别与判定
扫查范围内出现的高于正常杂波的40％反射波的出现位置即为预计缺陷位置，对预计缺陷位置进行除表面油污处理，再次对预计缺陷位置扫查，如果高于正常杂波的反射波仍然存在，则确定预计缺陷位置对应的反射波为缺陷波，标记预计缺陷位置，在预计缺陷位置周围100mm范围进行不同的方向扫查，扫查过程中如出现缺陷波的波高高于探伤仪荧光屏满刻度80％，则缺陷波产生位置对应的缺陷为超标缺陷；手指蘸油后以预计缺陷位置为起始点，沿探头声束传播方向滑动手指，当手指滑动时产生的油波波高与缺陷波高重合时，手指所处的位置为薄板上精确缺陷的位置。
本实施例在长度为4米，宽度为1.2m，厚度为3mm的铝合金薄板表面检测出缺陷2处；重复检测100次后，表明，错检率仅为1％，漏检率仅为1％。
Claims (5)
1.一种2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，其特征在于：2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法按以下步骤进行：
一、探头选择：
选择两个变角度超声波探头，分别标记为1号探头和2号探头；
二、制作对比试块：
选择厚度为3.0~4.0mm的2×××系铝合金板材作为基材，剪切加工成长度为600~610mm，宽度为150~160mm的试样，试样的较长边垂直于轧制方向，且剪切加工后试样的剪切面与板材表面平整度一致；在试样上距离较短边50mm处和距离较长边50mm处为圆心，加工一个直径为1mm 的人工通孔，得到对比试块；
三、通过确定1号探头角度和2号探头的探伤角度差确定基准灵敏度
①、采用1号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证1号探头距离人工通孔中心的距离50~100mm；将使扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的1号探头角度的角度作为探伤角度a；
②、采用2号探头在对比试块上沿轧制方向移动，移动过程中保证2号探头距离人工通孔中心的距离50~100mm；将扫查过程中人工通孔的反射波高最高时的2号探头角度的角度作为探伤角度b；
将探伤角度a和探伤角度b进行对比，如果a和b的差的绝对值大于1°，则重复步骤三①和骤三②；如果a和b的差的绝对值小于1°，便可以确定已经调整出兰姆波；则进行步骤四，同时，以调整出兰姆波时仪器的增益值作为基准灵敏度；
四、设定最大扫查间距和扫查轨迹
在铝合金薄板的上表面设置多条扫查轨迹，扫查轨迹平行于铝合金薄板的轧制方向；铝合金薄板的上表面的第一条扫查轨迹与铝合金薄板的边缘的间距为50mm，相邻扫查轨迹之间的间距小于100mm；
五、设定扫查速度为80~150 mm/s；
六、利用1号探头或2号探头，在基准灵敏度的基础上提高探伤仪增益6dB~10dB作为最低扫查灵敏度，将1号探头或2号探头置于铝合金薄板的上表面，继续提高探伤仪增益至噪声信号波高度达到探伤仪荧光屏满刻度的10%，将此时探伤仪的增益值作为探伤灵敏度；在探伤灵敏度下，使用1号探头或2号探头，沿扫查轨迹以w形式移动探头，探头移动过程中向两侧摆动，将整张板材扫查完毕；
七、缺陷的识别与判定
扫查范围内出现的高于正常杂波的40%反射波的出现位置即为预计缺陷位置，对预计缺陷位置进行除表面油污处理，再次对预计缺陷位置扫查，如果高于正常杂波的反射波仍然存在，则确定预计缺陷位置对应的反射波为缺陷波，标记预计缺陷位置，在预计缺陷位置周围100mm范围进行不同的方向扫查，扫查过程中如出现缺陷波的波高高于探伤仪荧光屏满刻度80%，则缺陷波产生位置对应的缺陷为超标缺陷；手指蘸油后以预计缺陷位置为起始点，沿探头声束传播方向滑动手指，当手指滑动时产生的油波波高与缺陷波高重合时，手指所处的位置为薄板上精确缺陷的位置。
2.根据权利要求1所述的2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，其特征在于：步骤一所述1号探头的角度变化范围为0～60°，压电晶片尺寸为10×8mm，压电晶片频率为5MHz。
3.根据权利要求1所述的2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，其特征在于：步骤一所述2号探头的角度变化范围为0～60°，压电晶片尺寸为5×13mm，压电晶片频率为4MHz。
4.根据权利要求1所述的2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，其特征在于：步骤四所述铝合金薄板的厚度小于6mm。
5.根据权利要求1所述的2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，其特征在于：步骤六所述探头移动过程中向两侧摆动的摆动幅度为9~10mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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