金屬材料超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用研究

金屬材料超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用研究

Summary：近年來，隨著中國進(jìn)入工業(yè)化，金屬的使用越來越多，金屬加工中最重要的是焊接技術(shù)。超聲波檢測技術(shù)已應(yīng)用于各部門，取得良好效果。對金屬焊接工藝采用無損檢測技術(shù)，不僅有助于穩(wěn)定金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且提高了金屬焊接工藝的質(zhì)量。Keys：金屬材料；焊接工藝；超聲無損檢驗；應(yīng)用研究金屬材料是所有行業(yè)中最常用的材料之一，其質(zhì)量直接影響制造產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，工業(yè)制造中所用金屬材料的質(zhì)量必須加以控制。超聲無損檢測是控制金屬質(zhì)量的更好方法。無損檢測技術(shù)的應(yīng)用不僅檢測金屬內(nèi)部缺陷，而且檢測金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)。一、超聲無損檢測的概念與研究現(xiàn)狀超聲無損檢測是一種無損檢測技術(shù)，它使用超聲波檢測材料或零件的缺陷。更具體地說，超聲檢測是使用超聲將超聲投射到被測物體上。當(dāng)投射到物體的缺陷時超聲會反射出來根據(jù)傳播過程中反射聲信號和聲波的衰減特性，可以確定物體是否有缺陷。這種方法不僅適用于金屬材料，而且適用于某些大型鍛件。與其他無損檢測技術(shù)相比，超聲波檢測技術(shù)具有檢測厚度、操作簡便、檢測靈敏度高、成本低、人體無危險等特點。因此，超聲檢測技術(shù)在中國得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展，隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，超聲檢測變得更加可靠直觀。在這一階段，超聲檢測技術(shù)取得了進(jìn)展，這些技術(shù)已應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)部門，包括化學(xué)工業(yè)、橋梁、發(fā)電廠、航空以及鐵路。無損檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用的逐步發(fā)展和技術(shù)水平的顯著提高，我國已進(jìn)入超聲檢測技術(shù)發(fā)展的新階段。隨著功率更大的信號處理器和新的數(shù)字超聲波設(shè)備的出現(xiàn)，特別是對超聲檢測技術(shù)的更深入了解，超聲檢測技術(shù)進(jìn)入了更先進(jìn)的發(fā)展階段，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。目前，超聲檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于零部件質(zhì)量、金屬材料檢測和控制以及相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量測試。二、金屬材料焊接工藝中應(yīng)用超聲無損檢驗技術(shù)的作用1.超聲無損檢測技術(shù)可用于檢測金屬材料的內(nèi)部缺陷。雖然一般工廠對購買的金屬部件進(jìn)行質(zhì)量檢查，但大多數(shù)檢查只針對金屬材料的外部缺陷，而不是內(nèi)部缺陷。金屬內(nèi)部的缺陷不利于焊接過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性，也不利于焊接過程的質(zhì)量。超聲波無損檢測技術(shù)的出現(xiàn)可以有效地解決這個問題。超聲檢測技術(shù)能夠檢測金屬內(nèi)部，及時檢測金屬內(nèi)部是否有旗袍和裂紋，促進(jìn)焊接工藝的合理有序發(fā)展。2.超聲無損檢測技術(shù)可用于檢測金屬材料的微觀缺陷。在實際金屬焊接過程中，由于焊工的技術(shù)水平，人為錯誤更為頻繁。同時，如果焊工不熟悉焊接標(biāo)準(zhǔn)，很容易在金屬焊接中產(chǎn)生微小的缺陷。如果焊接工藝局部溫度過高，焊接性能氧化等是焊接方法錯誤造成的。超聲波檢測技術(shù)在焊接工藝中的應(yīng)用包括:根據(jù)焊接標(biāo)準(zhǔn)測試金屬材料指標(biāo)，及時檢測容易被人眼忽略的微小金屬缺陷，并對其進(jìn)行焊接和糾正，以確保金屬材料的焊接質(zhì)量。三、當(dāng)前材料檢測存在的主要問題隨著我國各個領(lǐng)域的迅速發(fā)展，工業(yè)化水平迅速提高，由此產(chǎn)生的無損檢測和材料質(zhì)量控制技術(shù)繼續(xù)提高。目前，對材料檢測的需求主要表現(xiàn)在以下幾個方面:從最初的缺陷檢測到目前的準(zhǔn)確位置；從一般環(huán)境到檢測，到目前對各種極端環(huán)境的檢測效果。從缺陷檢測到材料缺陷早期檢測，金屬材料得到了充分利用。超聲無損檢測技術(shù)是目前的無損檢測技術(shù)，復(fù)蓋了多達(dá)50%的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，其主要目的是檢測材料缺陷。國內(nèi)主要材料檢測仍存在各種問題例如，金屬材料檢測無法準(zhǔn)確量化。雖然目前的超聲技術(shù)能夠有效地發(fā)現(xiàn)缺陷，但材料缺陷的數(shù)量方面不太好，或者精確的定量測量非常詳細(xì)，但三維缺陷定量測量存在許多問題；目前的超聲技術(shù)提供了多種檢測金屬材料損壞的技術(shù)手段，但對于難以在工作中到達(dá)的建筑設(shè)施，還沒有有效的檢測技術(shù)。損害和腐蝕等缺陷的出現(xiàn)是一個長期過程，也需要一種長期有效的定量檢測技術(shù)。四、超聲無損檢測方法研究超聲無損檢測方法可分為連續(xù)和脈沖波法，視聲波類型而定。連續(xù)波法分為連續(xù)波傳輸法和共振法，脈沖波法分為脈沖反射法和脈沖傳輸法。詳細(xì)介紹了以下四種超聲波無損檢測方法。1.連續(xù)波透射方法。在此方法中，兩個探針位于工件的相對兩側(cè)。一個探頭用于連續(xù)向工件內(nèi)發(fā)出超聲波，另一個用于接收超聲波。如果零件狀況良好，接收探頭可以得到強(qiáng)信號；如果零件有輕微缺陷，則反射部分超聲波，接收端只能得到微弱信號；如果工件的缺陷區(qū)域大于聲波剖面，則聲波完全被缺陷反射，導(dǎo)致接收探針信號不存在。該檢測方法具有較低的聲頻衰減和無盲區(qū)等優(yōu)點，但也存在定位不準(zhǔn)確、靈敏度低和操作復(fù)雜等缺點。2.共振方法。共振方法主要是根據(jù)樣品的共振特性確定部件的厚度變化和缺陷。當(dāng)樣品厚度和半波長乘以一個整數(shù)時，反射波和入射波之間的相位相同，就會產(chǎn)生共振。樣本厚度是根據(jù)兩個相鄰共振頻率之間的差計算得出的（1）如果工件厚度或樣品中的缺陷發(fā)生變化，則必須改變樣品的共振頻率。工件厚度可通過求解共振次數(shù)n和共振頻率f來計算。由于方法精度高，設(shè)備為此外，當(dāng)工件厚度發(fā)生變化或存在重大缺陷時，基準(zhǔn)點會偏移或消失，這適用于檢測板點焊質(zhì)量、復(fù)合材料粘結(jié)質(zhì)量、板內(nèi)夾層、均勻腐蝕等缺陷。3.脈沖反射法。在這種情況下，超聲脈沖波主要使用反射機(jī)制來檢測兩種不同電氣接口的缺陷。帶有發(fā)射和接收功能的傳感器用于在熒光屏幕上顯示接收到的信號。如果組件中沒有缺陷，則屏幕上將顯示是底波B和始波T當(dāng)束截面缺陷相對較低時，缺陷f顯示在熒光屏幕上，缺陷的聲波序列與時間基準(zhǔn)軸上的f波位置相關(guān)，從而確定樣品中缺陷的位置。反射率和缺陷反射面積確定缺陷的等效尺寸，并可用于評估缺陷的等效尺寸；當(dāng)缺陷大于梁截面時，反射所有聲能，缺陷波較大，初始波出現(xiàn)在熒光屏上。4.脈沖傳輸方法。在該方法中，發(fā)射探針和采集探針安裝在試樣兩側(cè)，兩個探針的聲波軸保持直線。樣品和探針連接良好。根據(jù)超聲波穿透后能量的波動對樣品的內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行評價。當(dāng)樣品沒有缺陷時，它在熒光屏上顯示一定數(shù)量的反饋脈沖B和始波T；當(dāng)樣品有小缺陷時，回聲信號的幅度減小，因為缺陷阻擋聲波；如果樣品的表面缺陷大于線束支架的表面缺陷，則回聲信號將從熒光顯示屏中消失，并顯示初始脈沖。五、金屬材料焊接工藝中應(yīng)用超聲無損檢驗技術(shù)的方法無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接過程中的應(yīng)用是多種多樣的，檢測方法的合理選擇應(yīng)與金屬材料的實際情況相聯(lián)系。每種金屬材料都可能因其性質(zhì)、形狀或大小而存在缺陷，從而導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)缺陷。因此，試驗方法的選擇首先必須考慮金屬材料的特性。只有這樣，我們才能對癥下藥，以更少的資源實現(xiàn)事半功倍的效果。其次，超聲無損檢測技術(shù)雖然最常用于金屬材料檢測，但也是一種先進(jìn)技術(shù)。它必須結(jié)合多種測試方法。只有這樣，才能最大限度地提高試驗效率，查明金屬材料中的問題，并及時采取補(bǔ)救行動。最后，需要改進(jìn)雇員之間關(guān)于超聲無損檢測技術(shù)檢測到的數(shù)據(jù)的溝通。數(shù)據(jù)交換不僅有助于有效減少檢查錯誤的可能性，而且有助于工作人員分析檢查數(shù)據(jù)，以確定金屬材料是否有缺陷。通過應(yīng)用金屬超聲無損檢測技術(shù)，可以提高金屬材料等非再生資源的利用率，對經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。與此同時，隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，超聲無損檢測技術(shù)日益成