CN110632174A - 一种薄壁变径锻件超声波检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于产品探伤检测技术领域，尤其涉及一种薄壁变径锻件超声波检测方法,包括：锻件在被加工到半精加工后，对所述锻件的轴向采用第一直探头按第一预设扫查部位进行超声波检测；锻件在被精加工后，对锻件的径向采用第二直探头和斜探头进行超声波检测，其中，所述第二直探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的轴向进行检测，所述斜探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的周向进行检测。本发明方案通过将对工件的检测分为半加工后的轴向检测以及精加工后的径向检测可以有效避免工件的变径特征对轴向检测的影响，同时径向检测时通过直探头沿工件的轴向扫查以及斜探头沿工件的周向扫查，保证了工件体中各部位均被扫查检测到，提高对工件的检测效果。

Description

一种薄壁变径锻件超声波检测方法
技术领域
本发明属于产品探伤检测技术领域，尤其涉及一种薄壁变径锻件超声波检测方法。
背景技术
锻件是指通过锻造成型获得的锻件。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构。但锻造成型后的锻件体内部也会存在损伤缺陷，对于质量要求高的锻件一般在锻件成型后需要对其进行超声波探伤检测。超声波检测是指超声波与被检测锻件相互作用，研究超声波与锻件作用后的反射、投射和散射波，以达到对被检测锻件宏观缺陷、几何特性及力学变化等方面的检测技术，其在工业生产中被广泛用于产品的无损检测。
目前对于锻件的检测方法一般是在产品生产后直接利用直探头对产品进行的径向和轴向进行超声波检测。
但是，对于形状不规则的锻件现有的超声波检测方法无法保证锻件体内各部位均被检测到，影响检测效果，不易对锻件产品的质量控制。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种薄壁变径锻件超声波检测方法，旨在解决对于形状不规则的锻件现有的超声波检测方法无法保证锻件体内各部位均被检测到，影响检测效果，不易对锻件产品的质量控制的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种薄壁变径锻件超声波检测方法，包括：锻件在被加工到半精加工后，对所述锻件的轴向采用第一直探头按第一预设扫查部位进行超声波检测，所述半精加工是指锻件被加工到圆柱状；
锻件在被精加工后，对锻件的径向采用第二直探头和斜探头进行超声波检测，所述精加工是指锻件被完全加工成型，其中，所述第二直探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的轴向进行检测，所述斜探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的周向进行检测，且所述斜探头沿所述锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查。
本发明方案通过将对工件的检测分为半加工后的轴向检测以及精加工后的径向检测可以有效避免工件的变径特征对轴向检测的影响，同时径向检测时通过直探头沿工件的轴向扫查以及斜探头沿工件的周向按正反时针两个方向进行扫查，有效保证了工件体中各部位均被扫查检测到，提高对工件的检测效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种薄壁变径锻件半精加工后轴向检测的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种薄壁变径锻件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种薄壁变径锻件精加工后经向检测的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种第一直探头与薄壁变径锻件在一个检测部位配合的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种第二直探头与薄壁变径锻件在一个检测部位配合的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种斜探头与薄壁变径锻件在一个检测部位配合的示意图；
图7为本发明实施例提供的一种第一试块的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种第二试块、第三试块的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种第四试块、第五试块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1-6，本发明实施例提供的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，包括：
锻件在被加工到半精加工后，对所述锻件的轴向采用第一直探头按第一预设扫查部位进行超声波检测，所述半精加工是指锻件被加工到圆柱状；
锻件在被精加工后，对锻件的径向采用第二直探头和斜探头进行超声波检测，所述精加工是指锻件被完全加工成型，其中，所述第二直探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的轴向进行检测，所述斜探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的周向进行检测，且所述斜探头沿所述锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查。
在本发明实施例中，以图2所示的薄壁变径锻件为例说明，对于薄壁变径锻件的加工，一般先是将毛坯件锻造至半径均匀的圆柱并进行热处理完成锻件的半精加工，然后再对半精加工状态的锻件进行精加工至图2所示薄壁变径锻件的结构。
在本发明实施例中，如图1、4所示，对锻件的轴向采用第一直探头按第一预设扫查部位进行超声波检测时，利用试块对比法检测，包括以下步骤：
将所述第一直探头与所述锻件的一个端面接触，并使所述第一直探头在该端面上按第一预设扫查部位沿第一方向进行扫查，所述第一方向是指沿该端面上的一条直径方向，所述第一预设扫查部位是指沿所述第一方向设置的多个检测点；
将所述第一直探头与锻件的另一端面接触，并在该端面上按第一预设扫查部位沿第二方向进行扫查，所述第二方向与所述第一方向平行；
将所述第一直探头的检测结果与第一试块对比检测。
其中，第一直探头可以使用B2S；如图7所示，第一试块为与所述半精加工后的所述锻件对应的圆柱状结构，且在其一端面上设置有直径为3mm的平底孔，平底孔用于模拟人工缺陷，试块的材料可以使用与薄壁变径锻件的声学性能相近的304H进行替代，声学性能相近是指第一试块的与要检测的薄壁变径锻件的声速、声阻抗大小相差在±5％以内。第一扫查方向和第二扫查方向分别为锻件的两个端面上沿直径的方向，可以是沿任意一条直径的方向，此外，关于第一直探头沿图1中的第一预设扫查部位从上往下开始扫查或者从下往上开始扫查，本发明实施例不做限制。如表1所示，为本发明实施例中对半精加工后薄壁变径锻件轴向检测的工艺参数表：
Figure BDA0002201095520000041
Figure BDA0002201095520000051
表1
在本发明是实施例中，将用第一直探头的扫查结果中的缺陷波的波幅与第一直探头扫查第一试块中的人工模拟缺陷的波幅进行对比，当检测结果中的缺陷波的波幅比人工模拟缺陷的波幅高，则表明检测到的该缺陷比人工模拟缺陷严重。通过锻件在半精加工后对锻件的轴向进行超声波检测，可以避免锻件在精加工后由于变径结构对轴向检测的影响，提高超声波检测工艺对锻件的检测效果。
在本发明实施例中，如图3所示，为本发明实施例提供的一种薄壁变径锻件精加工后的径向检测的示意图，如图5所示，为本发明实施例提供的一种第二直探头与薄壁变径锻件配合的示意图；对锻件的径向采用第二直探头进行超声波检测时，利用试块对比法检测，包括：
将所述第二直探头与锻件一端的周面进行接触，并使所述第二直探头按第二预设扫查部位沿锻件的轴向扫查至指定位置，所述第二扫查部位是指在锻件的周面上沿其轴向设置的多个检测点；
将所述第二直探头从锻件的一端至所述指定位置的扫查结果与第二试块对比检测；
将所述第二直探头从所述指定位置开始至锻件的另一端继续按所述第二预设扫查部位沿锻件的轴向扫查；
将所述第二直探头从所述指定位置至锻件另一端的扫查结果与第三试块对比检测。
其中，第二直探头采用SEB2双晶直探头，探头晶片直径为Φ11/2能很好的耦合到工件表面；如图8所示，第二试块和第三试块的检测设计为和产品外形相近的圆弧状，且第二试块和第三试块的反射体类型是根据标准确定的，第二试块为三个侧面为平面一个侧面为半径R2的弧面的四棱柱，与弧面相对的侧面上沿棱的方向并列设置有多个直径为3mm的平底孔，且所述平底孔的深度值依次变化；所述第三试块为三个侧面为平面一个侧面为半径R3的弧面的四棱柱，与弧面相对的侧面上沿棱的方向并列设置有多个直径为3mm的平底孔，且所述平底孔的深度值依次变化；由于工件的形状不规则，其外径尺寸为从80mm至178mm，且存在斜面，设计外径R2为100mm和外径R3为150mm的第二试块和第三试块，在偏差±25％范围内第二试块和第三试块曲率半径和锻件相同，这两组试块的有效覆盖范围分别是75mm-125mm，112.5mm-187.5mm，能有效的覆盖锻件的外径范围80mm～178mm，且两者中间还有一定的重合，确保锻件能有效的进行超声波检测的情况下，还大大减少了制作试块的数量。
在本发明实施例中，如图6所示，本发明实施例提供的一种斜探头与薄壁变径锻件配合的示意图；对锻件的径向采用斜探头进行超声波检测时，利用试块对比法检测，包括：
将所述斜探头与锻件一端的周向接触，并按所述第二预设扫查部位沿锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查，直至所述指定位置；
将所述斜探头从锻件的一端至所述指定位置的扫查结果与第四试块对比检测；
将所述斜探头从所述指定位置开始至锻件的另一端继续按所述预设扫查部位沿锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查；
将所述斜探头从所述指定位置至锻件另一端的扫查结果与第五试块对比检测。
其中，优选地，从保证工件100％能检测角度出发，斜探头角度设计可以为35°，确保整个锻件的壁厚有效检测；从探头的耦合效果考虑，斜探头外形设计，在检测面设计可以为弧形，且与工件外形相近分别设计为Φ180和Φ120，确保检测时有效耦合；从检测效率考虑，探头晶片尺寸可以为8×9×2，尺寸合适，在具有一定效率想情况下，保证检测的有效性；从检测灵敏度和检测效果考虑，探头可以为聚焦探头，焦距为10mm，有利于整个壁厚内缺陷的有效检出。从产品材料特性考虑，可以选用2MHz的频率，利于缺陷的检出和评定；本发明实施例对于斜探头角度、斜探头的外形设计、以及探头晶片尺寸并不限于此。如图9所示，第四试块和第五试块的检测设计也为和产品外形相近的圆弧状，以及其反射体类型也是根据标准确定的，所述第四试块为外径为R2的管状结构，所述第五试块为外径为R3的管状结构，且在第三试块和第四试块的管状结构的外圆周面和内圆周面上设置有矩形槽作为模拟人工缺陷。
在本发明实施例中，对于薄壁变径锻件进行径向检测时，可以先用直探头按第二预设扫查部位沿锻件的轴向进行扫查再用斜探头按第二预设扫查部位沿锻件周向进行扫查，也可以先用斜探头按第二预设扫查部位沿锻件周向进行扫查，本发明实施例对沿锻件的轴向扫查和沿锻件的周向扫查的扫查的先后顺序不做限定，其中，沿锻件的周向进行扫查时对每一个扫查部位分别按正反时针两个方向进行扫查，以确保锻件体内各部位均在扫查范围之内，以提高对锻件的检测效果。如表2所示，为本发明实施例中精加工后薄壁变径锻件周向检测的工艺参数表：
Figure BDA0002201095520000081
表2
在本发明实施例中，将用第二直探头的扫查结果中的缺陷波的波幅分别与第二直探头扫查第二试块和扫查第三试块中的人工模拟缺陷的波幅进行对比；将用斜探头的检测结果中的缺陷波分别与斜探头扫查第四试块和扫查第五试块中的人工模拟缺陷的波幅进行对比；当检测结果中的缺陷波的波幅比人工模拟缺陷的波幅高，则表明检测到的该缺陷比人工模拟缺陷严重。通过采用第二直探头沿锻件的轴向扫查以及采用斜探头沿锻件的周向按正反时针两个方向进行扫查，有效保证锻件体内各径向部位均被检测到，提高超声波检测工艺对锻件的检测效果。
本发明方案提供的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，通过将对薄壁变径锻件的超声波检测分为半精加工后和精加工后两个时机检测，由于半精加工后锻薄壁变径锻件只被加工到圆柱状态，沿半精加工后锻件的轴向各部分径向尺寸相同，可以直接用第一直探头沿锻件的端面对锻件的轴向进行检测，能够避免变径结构对轴向检测的影响，以保证工件体内各部位沿轴向的缺陷均能被检测到；同时，对于薄壁变径锻件的径向检测分别采用第二直探头沿锻件的轴向扫查以及采用斜探头沿锻件的周向扫查，实现对薄壁变径锻件的径向进行全面扫查，有效保证锻件体内各径向部位均被检测到，提高超声波检测工艺对锻件的检测效果，保证薄壁变径锻件产品质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，所述检测方法，包括：
锻件在被加工到半精加工后，对所述锻件的轴向采用第一直探头按第一预设扫查部位进行超声波检测，所述半精加工是指锻件被加工到圆柱状；
锻件在被精加工后，对锻件的径向采用第二直探头和斜探头进行超声波检测，所述精加工是指锻件被完全加工成型，其中，所述第二直探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的轴向进行检测，所述斜探头按第二预设扫查部位沿所述锻件的周向进行检测，且所述斜探头沿所述锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查；
将所述第一直探头、所述第二直探头以及所述斜探头的检测的超声波波形分别与对比试块的检测波形进行对比，以确定锻件体内的缺陷，所述试块包括第一试块、第二试块、第三试块、第四试块、第五试块。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，对锻件的轴向采用第一直探头按第一预设扫查部位进行超声波检测时，利用试块对比法检测，包括：
将所述第一直探头与所述锻件的一个端面接触，并使所述第一直探头在该端面上按第一预设扫查部位沿第一方向进行扫查，所述第一方向是指沿该端面上的一条直径方向，所述第一预设扫查部位是指沿所述第一方向设置的多个检测点；
将所述第一直探头与锻件的另一端面接触，并在该端面上按第一预设扫查部位沿第二方向进行扫查，所述第二方向与所述第一方向平行；
将所述第一直探头的检测结果与所述第一试块对比检测。
3.根据权利要求2所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，所述第一试块为与所述半精加工后的所述锻件对应的圆柱状结构，且在其一端面上设置有直径为3mm的平底孔。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，对锻件的径向采用第二直探头进行超声波检测时，利用试块对比法检测，包括：
将所述第二直探头与锻件一端的周面进行接触，并使所述第二直探头按第二预设扫查部位沿锻件的轴向扫查至指定位置，所述第二扫查部位是指在锻件的周面上沿其轴向设置的多个检测点；
将所述第二直探头从锻件的一端至所述指定位置的扫查结果与所述第二试块对比检测；
将所述第二直探头从所述指定位置开始至锻件的另一端继续按所述第二预设扫查部位沿锻件的轴向扫查；
将所述第二直探头从所述指定位置至锻件另一端的扫查结果与所述第三试块对比检测。
5.根据权利要求4所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，
所述第二试块为三个侧面为平面一个侧面为半径R2的弧面的四棱柱，与弧面相对的侧面上沿棱的方向并列设置有多个直径为3mm的平底孔，且所述平底孔的深度值依次变化；
所述第三试块为三个侧面为平面一个侧面为半径R3的弧面的四棱柱，与弧面相对的侧面上沿棱的方向并列设置有多个直径为3mm的平底孔，且所述平底孔的深度值依次变化；所述R2和R3的取值按照±25％的偏差范围能够完全覆盖锻件的最小外径值和最大外径值之间的半径值。
6.根据权利要求4所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，对锻件的径向采用斜探头进行超声波检测时，利用试块对比法检测，包括：
将所述斜探头与锻件一端的周向接触，并按所述第二预设扫查部位沿锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查，直至所述指定位置；
将所述斜探头从锻件的一端至所述指定位置的扫查结果与所述第四试块对比检测；
将所述斜探头从所述指定位置开始至锻件的另一端继续按所述预设扫查部位沿锻件的周向分别按正反时针两个方向进行扫查；
将所述斜探头从所述指定位置至锻件另一端的扫查结果与所述第五试块对比检测。
7.根据权利要求6所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，所述斜探头为35度双晶斜探头。
8.根据权利要求6所述的一种薄壁变径锻件超声波检测方法，其特征在于，
所述第四试块为外径为R2的管状结构，所述第五试块为外径为R3的管状结构，所述R2和R3的取值按照±25％的偏差范围能够完全覆盖锻件的最小外径值和最大外径值之间的半径值。
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