《超聲檢測用鋁合金平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊制作與評價》

HBXXXX—XXXX本文件規(guī)定了超聲檢測用鋁合金平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊的規(guī)格和類型、材料要求、制作程序和要求、試塊的檢測與評價。本文件適用于超聲檢測用鋁合金平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊的制作與評價。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12604.1無損檢測術(shù)語超聲檢測HB20159變形金屬超聲檢測3術(shù)語和定義GB/T12604.1界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4概述2HBXXXX—XXXX4.1用超聲檢測方法評價鋁合金棒材以保證無明顯的缺陷，然后制成規(guī)定高度的圓柱體。在圓柱體的底面中心加工規(guī)定直徑和深度的平底孔，組成一套距離幅度試塊或面積幅度試塊。4.2在規(guī)定的檢測頻率下，采用已校驗合格的超聲檢測系統(tǒng)，測量各套試塊中每一平底孔反射幅度，把同一套試塊的測試結(jié)果，繪制成距離幅度曲線或面積幅度曲線。4.3該種試塊用于校驗超聲檢測設(shè)備的性能。采用縱波脈沖反射技術(shù)對鋁合金制品進(jìn)行超聲檢測時，也可作為對比試塊使用。5試塊規(guī)格和類型5.1試塊規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)試塊的形狀和尺寸見圖1。5.2試塊類型5.2.1距離幅度試塊組距離幅度試塊組規(guī)格尺寸見表1。試塊直徑D為（50±0.5）mm，高度不大于165mm。每套距離幅度試塊至少應(yīng)包括12塊試塊。HBXXXX—XXXX超聲波入射面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.8μm；其他面粗糙度Ra值應(yīng)平底孔的中心線與以圓柱體中心線為基準(zhǔn)的同軸度公差不大于0.1mm，平底孔孔底的表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于編號規(guī)則為：材料牌號（7A09）―平底圖1鋁合金平底孔標(biāo)準(zhǔn)試塊的形狀和尺寸4HBXXXX—XXXX表1距離幅度組標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸單位：mm……5.2.2面積幅度試塊組面積幅度試塊組規(guī)格尺寸見表2。表2面積幅度試塊組標(biāo)準(zhǔn)試塊的尺寸單位：mm6材料要求6.1材料狀態(tài)5HBXXXX—XXXX用于制作標(biāo)準(zhǔn)試塊的材料應(yīng)為7A09-T6鋁合金軋制或擠壓棒材。為使超聲傳播特性均勻一致，制作標(biāo)準(zhǔn)試塊前，棒材應(yīng)重新經(jīng)過熱處理。推薦的熱處理制度為465±5）℃條件下，保溫（60±5）min后，在室溫下垂直浸于水中淬火，室溫下空氣時效（96±1）h，再在（120±5）℃的空氣中時效（24±1）h。為使淬火時產(chǎn)生的變形最小，熱處理的棒材長度推薦為500mm。6.2材料規(guī)格試塊直徑為50mm，試塊坯料直徑在（51～57）mm范圍內(nèi)。6.3內(nèi)部質(zhì)量采用5MHz縱波直聲束沿棒材直徑方向入射，進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢測，接觸法或水浸法均可。檢測靈敏度為Φ0.8mm當(dāng)量平底孔。將平底孔反射幅度調(diào)整到滿刻度的80％，在該靈敏度下，雜波不超過10%，無異常顯示信號的材料為內(nèi)部質(zhì)量合格材料。6.4透聲特性的一致性從端面中心部位測量每一厚度的試塊材料，將一次底面反射信號幅度提高到顯示屏滿刻度的80%記錄所需的增益，將結(jié)果繪制分貝值與材料厚度的最佳擬合線。不應(yīng)有任何數(shù)據(jù)點與此擬合線相差大于±1dB。7制作程序和要求7.1試塊外形尺寸加工按圖1要求進(jìn)行試塊外形加工。7.2平底孔的制作按圖1要求進(jìn)行平底孔制作?？椎椎募庸?yīng)采用平頭鉆或平頭刀具使孔底平直。平頭鉆或平頭刀具端刃平面度應(yīng)優(yōu)于0.03mm，并應(yīng)垂直于縱軸。7.3平底孔的清洗和干燥鉆孔和擴孔完成后，應(yīng)采用合適的清洗液清洗孔底，并使其干燥。清洗液推薦采用丙酮或90%的工業(yè)酒精。7.4平底孔的硅橡膠覆型檢驗參照HB20159中規(guī)定的方法，對平底孔的尺寸和形狀特征進(jìn)行硅橡膠覆型檢驗。7.5清除毛刺清除機加工過程產(chǎn)生的毛刺。試塊入射面和底面外側(cè)棱角倒圓。7.6封塞前超聲反射信號幅度的測量試塊封塞前應(yīng)按第8章規(guī)定的方法進(jìn)行超聲反射信號幅度測量。檢測前應(yīng)保證試塊孔底和入射面的清潔。用適當(dāng)?shù)那逑匆簩椎鬃鬟M(jìn)一步清洗，并使其干燥。應(yīng)采用臨時性的密封措施（如粘貼防水膠帶）保護孔。7.7永久性封塞6HBXXXX—XXXX對機械尺寸和超聲反射信號幅度均合格的標(biāo)準(zhǔn)試塊，應(yīng)作永久性封塞。封塞方法為：采用過盈配合方式，用同種合金（7A09）的鋁塞,塞入擴孔中。封塞前應(yīng)在擴孔和封塞配合面涂上永久性不透水的橡膠基粘合劑。封塞面不得高出試塊表面。7.8表面陽極化處理經(jīng)過永久性封塞的試塊應(yīng)進(jìn)行陽極化處理，以增加抗腐蝕能力。7.9試塊標(biāo)識每一標(biāo)準(zhǔn)試塊均應(yīng)進(jìn)行永久性標(biāo)識。標(biāo)識內(nèi)容應(yīng)包括：材料牌號、平底孔尺寸和埋藏深度（見表1和表2）及本套試塊出廠序列號。在標(biāo)識過程中，應(yīng)保護試塊，尤其是入射面應(yīng)避免擦傷或產(chǎn)生劃痕。若有必要，試塊上還可印刻附加印記，以指明制造廠商及說明試塊是按本標(biāo)準(zhǔn)制作的，附加印記位置至少與試塊標(biāo)識號在圓周上相距90°,且字號的尺寸和間隔不應(yīng)大于試塊標(biāo)識號的字尺寸和間隔。8試塊的檢測與評價8.1檢測系統(tǒng)應(yīng)采用附錄A規(guī)定的檢測系統(tǒng)進(jìn)行試塊檢測。8.2超聲反射信號幅度的檢測和評價8.2.1檢測方法在水中將探頭對準(zhǔn)試塊，調(diào)節(jié)水程為N（近場長度）±3mm。調(diào)節(jié)探頭垂直于試塊入射面。橫移探頭，使孔底反射信號幅度最大。用這種方法檢測面積幅度或距離幅度組的每一試塊，并繪制各試塊組的曲線。8.2.2距離幅度試塊組的檢測和評價8.2.2.1按8.2.1規(guī)定的方法調(diào)節(jié)水程，并使聲束與試塊表面垂直。8.2.2.2調(diào)節(jié)儀器增益，使一與待檢試塊平底孔孔徑相同、埋深70mm合格試塊中的平底孔反射波最大幅度達(dá)到儀器顯示屏滿刻度的17%(或?qū)⒙裆?in.的合格試塊中平底孔反射波最大幅度調(diào)至儀器顯示屏滿刻度的15%)，以此來確定圖2所示的距離幅度曲線的A線檢測靈敏度。8.2.2.3保持該靈敏度，測定各試塊平底孔反射波最大幅度值。當(dāng)埋藏深度增大到所測平底孔反射波最大幅度降至滿刻度的20%或以下時，應(yīng)將上述埋深70mm的試塊中平底孔反射波最大幅度調(diào)整到儀器顯示屏滿刻度的46%（或?qū)⒙裆?in.的合格試塊中平底孔反射波最大幅度調(diào)至儀器顯示屏滿刻度的42%），作為B線檢測靈敏度。保持該靈敏度，測定其余被檢試塊平底孔反射最大幅度值。8.2.2.4根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行反射幅度與平底孔埋藏深度關(guān)系曲線擬合，計算各試塊實測平底孔反射最大幅度與擬合線上同埋藏深度點相差的幅度值。各試塊偏差均應(yīng)在±1dB范圍內(nèi)。8.2.2.5在規(guī)定的5MHz檢測頻率下，通常難以分辨埋藏深度10mm之內(nèi)的平底孔反射信號，埋藏深度小于10mm的試塊可不按8.2.2.2規(guī)定的方法檢測。8.2.3面積幅度試塊組的檢測和評價按8.2.1規(guī)定的方法，調(diào)節(jié)水程，并使聲束與試塊表面垂直。調(diào)節(jié)儀器增益，使來自Ф3.2mm平底孔的最大反射幅度小于或等于線性上限，以此作為檢測靈敏度，測量各試塊平底孔最大反射幅度，并繪制反射幅度與平底孔面積的擬合直線，見圖3。各試塊偏差均應(yīng)在±1dB范圍內(nèi)。7HBXXXX—XXXX圖2距離-幅度曲線圖3面積-幅度曲線9檢測報告按本標(biāo)準(zhǔn)加工制作的試塊經(jīng)原材料檢驗和平底孔覆型合格后，應(yīng)提供超聲檢測報告，報告中應(yīng)包括材料牌號和狀態(tài)、試塊序列號、實測的平底孔距離幅度曲線或面積幅度曲線以及顧客要求的其他信息。8HBXXXX—XXXX超聲反射信號幅度的檢測系統(tǒng)要求A.1檢測系統(tǒng)A.1.1概述檢測系統(tǒng)由檢測設(shè)備、水槽、角度調(diào)整裝置和橋架、耦合劑以及探頭組成。A.1.2檢測設(shè)備可提供5MHz檢測頻率，并便于采用水浸法檢測的脈沖回波型超聲儀器都可用于檢測標(biāo)準(zhǔn)試塊。儀器應(yīng)按HB20159規(guī)定的方法校驗，并滿足其規(guī)定的要求。若儀器內(nèi)部未提供電源穩(wěn)壓器，則應(yīng)使用適當(dāng)?shù)碾娫捶€(wěn)壓器以保證電壓穩(wěn)定。A.1.3水槽應(yīng)便于準(zhǔn)確放置試塊，并滿足探頭調(diào)節(jié)要求。A.1.4角度調(diào)整裝置和橋架探頭角度調(diào)整裝置應(yīng)能在兩個相互正交的垂直平面內(nèi)提供角度調(diào)整，最小步進(jìn)量不大于0.1°。橋架應(yīng)有足夠強度，可支撐探頭角度調(diào)整裝置，并能使探頭在X、Y、Z方向平滑、準(zhǔn)確地移動，移動范圍滿足測試要求，其中X、Y方向最小步進(jìn)量應(yīng)不大于0.1mm。A.1.5耦合劑使用清潔的水作為耦合劑。水中應(yīng)無氣泡及其它妨礙超聲檢測的外來物，可使用防腐劑或潤濕劑。A.1.6探頭采用5MHz頻率的水浸平探頭，其晶片直徑應(yīng)能使探頭近場長度在76mm～90mm范圍內(nèi)，并滿足A.2的相關(guān)要求。A.2探頭特性的檢測A.2.1概述應(yīng)對探頭的特性進(jìn)行檢驗。探頭的特性包括：中心頻率、距離幅度曲線和聲束特性。A.2.2探頭檢測設(shè)備用于探頭超聲特性檢測的設(shè)備應(yīng)符合HB20159的相關(guān)要求。反射體應(yīng)采用軸承級的鋼球，且應(yīng)無表面腐蝕傷痕。A.2.3中心頻率探頭應(yīng)按HB20159的相關(guān)要求進(jìn)行頻譜檢測，實測中心頻率應(yīng)為5MHz，偏差不超過±0.5MHz。A.2.4探頭距離幅度特性的測定9徑進(jìn)行探頭距離幅度特性測定時，采用直徑13mm的鋼球作為反射體，水程選擇為略大于理論近場（Y0+點），水程在（76～90）mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，使來自鋼球的反射信號達(dá)到最大。然后調(diào)節(jié)儀器增益，使該反射信號幅度達(dá)到儀器線性上限，從6mm到Y(jié)0+點，以不大于3mm的增量來改變水程；從Y0+點直至150mm，以不大于10mm的增量改變水程。增加水程時，應(yīng)保持鋼球中心位置位于聲束中心軸線上。繪制鋼球的反射信號幅度與水程的關(guān)系圖。合格探頭的反射信號幅度與水程的關(guān)系曲線如圖A.1所示。測得的探頭Y0+點應(yīng)在（76～90）mm范圍內(nèi)。A.2.5探頭聲束特性的測定按以下方法測定探頭聲束特性：a)采用直徑13mm的鋼球作為反射體，水程為圖A.1中標(biāo)出的Y0+值，測試聲束特性。當(dāng)探頭通過鋼球直徑部位時，測量反射信號幅度，從而獲得聲束圖形。應(yīng)沿相隔45°的四個方向測量。一個合格探頭的聲束截面應(yīng)無明顯的副瓣，且只有一個峰值，最小聲束直徑與最大聲束直徑(-6dB點）之比不應(yīng)小于0.75，如圖A.2所示；b)水程為Y0－值時，測定聲束截面圖。當(dāng)探頭通過鋼球直徑部位時，測量反射信號幅度。應(yīng)在儀器顯示屏上可觀察到如圖A.3所示的兩個明顯的副瓣，兩個副瓣峰值的差值不應(yīng)大于較大峰值的15%。沿相隔45°的四個方向測量。一個合格探頭在4個方向的測量結(jié)果，