第三单元__超声检测的工艺.ppt

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1、第三单元 超声检测的工艺模块一 超声检测方法概述导入：导入：本模块主要讲授超声检测方法的种类及本模块主要讲授超声检测方法的种类及其特点和适用场合其特点和适用场合。课时：课时：2学时。学时。授课方式：授课方式：新授。新授。重点：重点：超声检测超声检测方法分类方法分类。难点：难点：共振法共振法、液浸法。、液浸法。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述一、按照检测原理分一、按照检测原理分1.脉冲反射法脉冲反射法超声波探头发射一脉冲超声波进入到被检测工超声波探头发射一脉冲超声波进入到被检测工件内，当超声波遇到异质件内，当超声波遇到异质界面（如缺陷处）时，产界面（如缺陷处）时，产生反射、透射和折射，根

2、生反射、透射和折射，根据反射回波的情况来判断据反射回波的情况来判断工件中缺陷的方法，称为工件中缺陷的方法，称为脉冲反射法。脉冲反射法。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述（1）缺陷回波法）缺陷回波法 根据超声波检测仪显示屏上根据超声波检测仪显示屏上缺陷的反射回波情况来判断缺陷有关信息的方法，缺陷的反射回波情况来判断缺陷有关信息的方法，称为缺陷回波法。称为缺陷回波法。（2）底波法）底波法 如果工件的材质均匀、厚度一致，如果工件的材质均匀、厚度一致，工件底面回波在超声检测仪显示屏上的高度应是工件底面回波在超声检测仪显示屏上的高度应是基本不变的。当工件中存在缺陷时，底波的高度基本不变的。当工件中

3、存在缺陷时，底波的高度会降低甚至消失。因此，可以根据底面回波的高会降低甚至消失。因此，可以根据底面回波的高度变化来判断工件中的缺陷情况，这就是底波法。度变化来判断工件中的缺陷情况，这就是底波法。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述（3）多次底波法）多次底波法 当超声波的能量较大，而工当超声波的能量较大，而工件厚度较小时，如果工件中存在缺陷，在出现缺件厚度较小时，如果工件中存在缺陷，在出现缺陷波的同时，由于缺陷的反射和散射增加了声能陷波的同时，由于缺陷的反射和散射增加了声能的损失，底面回波的次数会减少，高度依次降低的损失，底面回波的次数会减少，高度依次降低的规律也会发生变化。的规律也会发生变

4、化。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述2.穿透法穿透法 返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述3.共振法共振法如果进入工件的超声波频率可调，当工件的厚如果进入工件的超声波频率可调，当工件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振的频率。共振法常用于工件的测仪器显示出共振的频率。共振法常用于工件的测厚。厚。二、按照使用的波型分类二、按照使用的波型分类1.纵波法纵波法 返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述利用纵波完成对工件检测的方法，称为纵波法。利用纵波完成对工件检测的方法，称为纵波法。纵波法可以分为垂直入射纵波法和小角度入射

5、纵波法可以分为垂直入射纵波法和小角度入射纵波法；纵波法还可分为单纵波法；纵波法还可分为单晶探头反射法和双晶探头反晶探头反射法和双晶探头反射法和穿透法。射法和穿透法。纵波法常用于锻件、铸纵波法常用于锻件、铸件、板材及其他轧制件的检件、板材及其他轧制件的检测，对于平行与检测面的缺测，对于平行与检测面的缺陷检出效果最佳。陷检出效果最佳。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述2.横波法横波法利用波型转换得到的横波进行检测的方法，称利用波型转换得到的横波进行检测的方法，称为横波法。为横波法。主要用于焊缝和管材的检测，或者作主要用于焊缝和管材的检测，或者作为纵波法检测的一种辅助手段，用以发现纵波法为纵波

6、法检测的一种辅助手段，用以发现纵波法不易发现的缺陷。不易发现的缺陷。3.表面波法表面波法使用表面波进行工件检测的使用表面波进行工件检测的方法，称为表面波法。方法，称为表面波法。4.板波法板波法使用板波进行工件检测的方法，称为板波法。使用板波进行工件检测的方法，称为板波法。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述三、按照探头的接触方式分类三、按照探头的接触方式分类1.直接接触法直接接触法在检测时，探头与工件之间仅涂有很薄的一层在检测时，探头与工件之间仅涂有很薄的一层耦合剂层，因此可以看作两者直接接触，这种探耦合剂层，因此可以看作两者直接接触，这种探伤方法称为直接接触法。伤方法称为直接接触法。2.

7、液浸法液浸法在检测时，探头与工件之间充满一定厚度的液在检测时，探头与工件之间充满一定厚度的液体介质耦合剂，超声波先通过液体介质后再进入体介质耦合剂，超声波先通过液体介质后再进入工件，这种探伤方法称为液浸法，工件，这种探伤方法称为液浸法，返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述液浸法：液浸法：a 全浸没式全浸没式b 喷液式喷液式c 通水式通水式d 满溢式满溢式 返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述四、按照使用探头的数目分类四、按照使用探头的数目分类1.单探头法单探头法2.双探头法双探头法 返回目录返回目录并列式 交叉式 V形式 K形式 串列时3.3.多探头法多探头法使用两个以上的探头成对地组

8、合在一起进行探伤的方法，使用两个以上的探头成对地组合在一起进行探伤的方法，称为多探头法称为多探头法。模块一 超声检测方法概述多探头法多探头法 返回目录返回目录小结小结超声检测的方法很多，如纵波法、横波法、接触法、液超声检测的方法很多，如纵波法、横波法、接触法、液浸法等。在实际检测中，应根据具体的工件材质、尺寸、形浸法等。在实际检测中，应根据具体的工件材质、尺寸、形状和要求，具体分析，合理选用，否则可能漏检缺陷。状和要求，具体分析，合理选用，否则可能漏检缺陷。模块一 超声检测方法概述课外作业：课外作业：1.液浸法有何优点？液浸法有何优点？2.双探头法有几种探头布置方式？各有什么特双探头法有几种探

9、头布置方式？各有什么特点？点？返回目录返回目录第三单元 超声检测的工艺模块二 超声检测设备的选择导入：导入：在上一模块中我们学习了超声检测的方在上一模块中我们学习了超声检测的方法，接下来如何确定超声检测的设备呢？法，接下来如何确定超声检测的设备呢？课时：课时：2学时。学时。授课方式：授课方式：新授。新授。重点：重点：超声检测设备的一般原则超声检测设备的一般原则。难点：难点：探头的选择。探头的选择。返回目录返回目录模块二 超声检测设备的选择一、超声检测仪选择原则一、超声检测仪选择原则1.对于室外现场探伤，应选择重量轻，荧光亮度好，抗干扰能力强的便携式仪器。2.对于近表面缺陷的检测，应选择盲区小、

10、分辨力好的仪器。3.对于大型零件的探伤，应选择功率大、灵敏度余量高、信噪比高的仪器。4.如果对缺陷定位要求高，应选择水平线性误差小的仪器。5.如果对缺陷定量要求高，应选择垂直线性好、衰减器精度高的仪器。此外还应考虑仪器的性能稳定性、重复性、可靠性和 返回目录返回目录模块二 超声检测设备的选择方便性等因素。随着相关学科的技术进步，目前数字式超声波检测仪具有轻便、能存储、记忆、简单计算并直观显示检测结果等智能化的特点，大有取代模拟式超声检测仪的趋势。二、探头选择二、探头选择1.探头类型纵波探头-适合检测与检测面平行的缺陷。如锻件、钢板中的夹层、折叠等。横波斜探头-主要用于检测与探测面成一定角度的缺

11、陷，如焊缝中的夹渣、未熔合、未焊透等。表面波探头和双晶探头-用于检测工件表面或近表面的缺陷，如疲劳裂纹等。返回目录返回目录模块二 超声检测设备的选择 聚焦探头-发射的超声波具有灵敏度高、声束窄、横向分辨率高和定位精度高等特点，常用于水浸法检测管材或板材等。2.探头频率 常用频率：0.5MHz、1MHz、1.25MHz、2MHz、2.5MHz、4MHz、5MHz、6MHz、10MHz、15MHz、25MHz。选择原则：1）由于波的衍射，使超声波检测的理论灵敏度为/2，因此提高超声波频率，有利于发现更小的缺陷。但是，随着频率的提高，介质中声波散射加剧，使声波能量的衰减曾 返回目录返回目录模块二 超

12、声检测设备的选择增加。2）超声波的频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻的缺陷。3）超声波的频率高，波长短，半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于对缺陷进行准确定位。但是，近场区长度加大，对探伤不利。3.晶片尺寸 通常探头中圆晶片的尺寸为（1030）mm。选择晶片大小时，应考虑以下因素。1）晶片尺寸增加，半扩散角减小，声束指向性变好，超声波能量集中，有利于探伤。返回目录返回目录模块二 超声检测设备的选择 2）晶片尺寸增加，近场区长度迅速加大，对探伤不利。3）晶片尺寸大，辐射的能量大，声场未扩散区范围大，远距离范围相对变小，发现远距离缺陷能力降低。4.横波斜探头K值小结小结 超声检测用

13、的设备主要指超声检测仪、探头。不同的超声检测仪具有不同的外观尺寸和性能。在实际检测时，应根据具体检测方法、检测要求，合理选择检测仪，才能充分仪器的性能。探头的选择主要是确定所用探头的类型、频率、尺寸、K值等。返回目录返回目录模块一 超声检测方法概述课外作业：课外作业：1.探头探头K值对超声检测有什么影响？值对超声检测有什么影响？返回目录返回目录第三单元 超声检测的工艺模块三 耦合与补偿导入：导入：为了使超声波能量尽可能多的进入工件为了使超声波能量尽可能多的进入工件中，在探头与工件检测面之间充以合适的透声介中，在探头与工件检测面之间充以合适的透声介质质-耦合剂。耦合剂。课时：课时：2学时。学时。

14、授课方式：授课方式：新授。新授。重点：重点：耦合的选择耦合的选择。难点：难点：耦合补偿。耦合补偿。返回目录返回目录模块三 耦合与补偿一、影像声耦合的因素一、影像声耦合的因素1.耦合剂的要求、种类（1）声阻抗高，透声性能好。（2）对工件无腐蚀，对人体无害、不污染环境。（3）能润湿工件和探头表面，流动性、粘度和附着力适当，容易清洗。（4）性能稳定，不易变质。（5）来源广，价格便宜。种类：表3-1。2.耦合层厚度半波透声。返回目录返回目录模块三 耦合与补偿3.工件表面粗糙度4.工件表面形状二、耦合损耗测定和补偿二、耦合损耗测定和补偿 返回目录返回目录方法一方法一对比试块工件模块三 耦合与补偿 返回目

15、录返回目录方法二方法二工件厚度试块试块厚度工件模块一 超声检测方法概述小结小结耦合剂的目的在于让更多的超声波能量进入工件，为此必须了解耦合剂的声阻抗，熟悉耦合剂的一般要求，以及他对声耦合的影响。必要时，需要用适当的方法测定耦合损耗的大小，以便进行补偿。课外作业：课外作业：耦合介质对回波高有什么影响？返回目录返回目录第三单元 超声检测的工艺模块四 缺陷位置的测定导入：导入：缺陷位置的测定简称缺陷的定位，本模缺陷位置的测定简称缺陷的定位，本模块主要介绍用直探头和斜探头超声检测时定位缺块主要介绍用直探头和斜探头超声检测时定位缺陷的方法。陷的方法。课时：课时：8学时。学时。授课方式：授课方式：新授。新

16、授。重点：重点：扫描速度的调节、斜探头的缺陷定位扫描速度的调节、斜探头的缺陷定位。难点：难点：斜探头二次波法和圆柱形工件的缺陷定斜探头二次波法和圆柱形工件的缺陷定位。位。返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定一、扫描速度的调节一、扫描速度的调节仪器显示屏上时基扫描线上某一回波的水平刻度值与工件中对应的实际声程（单程）x的比例关系，即x=1n称为扫描速度（时基线扫描比例）。1.纵波扫描速度调节纵波探伤一般按纵波声程来调节扫描速度。具体做法是：将纵波探头对准厚度适当的平底面或曲底面，使两次不同的底波分别对准相应的水平刻度值。2.表面波扫描速度的调节3.横波扫描速度的调节 返回目录返回目录模块四 缺

17、陷位置的测定纵波扫描速度调节 表面波扫描速度调节 横波扫描速度调节 返回目录返回目录（1）声程调节法 模块四 缺陷位置的测定（2）水平调节法 返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定（3）深度调节法 返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定二、缺陷定位二、缺陷定位1.纵波探伤时缺陷定位设仪器按1n调节的扫描深度，在探伤中发现一缺陷波，在显示屏上该缺陷波的水平刻度值为 ，则缺陷至探头的距离为 例例3-2：用某直探头探伤一钢制工件，仪器按15调节扫描速度，探伤中在显示屏上水平刻度值60处发现一缺陷波，求此缺陷的位置。解：解：缺陷至探头的距离为 （mm）返回目录返

18、回目录模块四 缺陷位置的测定2.表面波探伤时缺陷定位表面波探伤时缺陷定位 表面波探伤时，缺陷位置的确定方法基本同纵波，只是缺陷位于工件表面、探头前方。3.横波探伤时缺陷定位横波探伤时缺陷定位 返回目录返回目录声程调节法：声程调节法：模块四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录水平调节法：水平调节法：模块四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录深度调节法：深度调节法：模块四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录模块四 缺陷位置的测定三、横波周向探伤圆柱形工件时的缺陷定位三、横波周向探伤圆柱形工件时的缺陷定位 返回目录返回目录模块

19、四 缺陷位置的测定 返回目录返回目录四、影响缺陷定位的因素四、影响缺陷定位的因素1.仪器的影响2.探头的影响3.工件的影响模块四 缺陷位置的测定4.操作人员的影响小结小结本模块主要教授了超声检测定位缺陷的方法，它主要包括两个步骤：一是调节扫描速度，二是计算缺陷位置。扫描速度的调节方法包括纵波、横波、表面波的调节，相应的有不同的定位缺陷方法。当工件为曲面时，还应注意缺陷位置的修正。课外作业课外作业教材P116第8题。返回目录返回目录第三单元 超声检测的工艺模块五 缺陷大小的测定导入：导入：缺陷大小的测定称为缺陷的定量。定量缺陷大小的测定称为缺陷的定量。定量的方法通常采取当量法，其具体包括试块比较

20、、的方法通常采取当量法，其具体包括试块比较、曲线法、计算法等。曲线法、计算法等。课时：课时：6学时。学时。授课方式：授课方式：新授。新授。重点：重点：曲线的绘制、计算法定量缺陷曲线的绘制、计算法定量缺陷。难点：难点：缺陷测长、各种干扰回波的识别与判定。缺陷测长、各种干扰回波的识别与判定。返回目录返回目录模块五 缺陷大小的测定 一、一、AVG曲线绘制曲线绘制 AVG曲线是描述规则反射体的距离、回波高、当量大小三者之间相互关系的曲线。1.通用AVG曲线 当x3N时：返回目录返回目录模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录2.实用AVG曲线模块五 缺陷大小的测

21、定 返回目录返回目录3.AVG面板曲线模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录二、距离二、距离-波幅曲线的绘制波幅曲线的绘制步骤：1.测定斜探头的K值。2.测定试块CSK-IIA上的孔。3.利用基准波高时的孔的距离和分贝值绘制曲线。4.据下表平移。模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录绘制面板曲线时，应保持不变的超声波强度。此图垂直方向表示波的实际高度，并非衰减器读数。模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录应用举例：应用举例：模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录三、检测灵敏度的调节三、检测灵敏度的调节检测灵敏度是指在确定的声程范围内发现规定大小缺

22、陷的能力，一般根据产品技术要求或有关标准确定。1.试块调整法例如，超声波探伤一厚度为100mm的钢制锻件，要求不允许存在2平底孔当量大小的缺陷。其检测灵敏度的调节方法是：先加工一块材质、表面粗糙度、声程与被检锻件相同的2平底孔试块，将探头对准2平底孔，仪器保留一定的衰减余量，调节“衰减器”使2平底孔的最高回波达基准高60%，这时灵敏度就调好了。2.曲线法模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录2.曲线法例如，某锻件200/2灵敏度的调节方法是：在AVG曲线上通过横坐标200处作一条垂线与2线相交，读出交点的纵坐标。调节“衰减器”至读数为，这时灵敏度就调好了。用距离波幅曲线调节灵敏度时，通常要求

23、灵敏度不低于测长线，且规定：当工件厚度T=846时，用两倍工件的厚度对应的测长线分贝值作为检测灵敏度。当工件厚度T46时，用工件的厚度对应的测长线分贝值作为检测灵敏度。模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录3.工件底波调整法计算：利用工件底波调整灵敏度时，将探头对准工件底面，调节仪器使工件底波B1达基准高60%，然后利用“衰减器”增益dB即可。四、缺陷大小测定四、缺陷大小测定1.当量试块比较法2.当量曲线法模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录3.计算法模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录4.底波高度法（1）F/BF法 F/BF法是在一定的检测灵

24、敏度下，用缺陷波高F与缺陷处的底波高BF之比来衡量缺陷的相对大小的方法。（2）F/BG法 F/BG法是在一定的检测灵敏度下，用缺陷波高F与无缺陷处底波高BG之比来衡量缺陷的相对大小的方法。（3）BG/BF法 BG/BF法是用无缺陷处底波高BG与缺陷处的底波高BF之比来衡量缺陷的相对大小的方法。5.测长法（1）相对灵敏度测长法 探伤时沿缺陷长度方向移动探头模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录降低一定的dB值来测定缺陷的长度的方法，称为相对灵敏度测长法。降低的dB值有3dB、6dB、10dB、12dB、20dB等几种。常用的是6dB法和端点6dB法。1）6dB法。2）端点6dB法。（2）绝对灵

25、敏度测长法（3）端点峰值法 模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录五、影响缺陷定量的因素1.仪器和探头的性能2.工件3.耦合4.缺陷模块五 缺陷大小的测定 返回目录返回目录小结小结缺陷大小的测定方法主要有试块比较法、计算法和曲线法。相关的内容有AVG曲线和距离-波幅曲线的绘制、检测灵敏度的调节和缺陷的测长方法。课外作业课外作业综合训练：三、11。第三单元 超声检测的工艺模块六 缺陷的性质分析导入：导入：不同类型的缺陷对产品的危害不一样，不同类型的缺陷对产品的危害不一样，因此超声检测不仅要找出缺陷位置、测定其大小，因此超声检测不仅要找出缺陷位置、测定其大

26、小，还需要判定缺陷的类型。不过，目前还需要判定缺陷的类型。不过，目前A型显示的超型显示的超声检测仪很难直观、准确得到缺陷种类，它需要声检测仪很难直观、准确得到缺陷种类，它需要检测人员运用所掌握的知识和经验进行综合分析，检测人员运用所掌握的知识和经验进行综合分析，才能获得较为合理的结果。才能获得较为合理的结果。课时：课时：1学时。学时。授课方式：授课方式：新授。新授。重点：重点：根据缺陷波形分析缺陷的性质根据缺陷波形分析缺陷的性质。难点：难点：动态波形。动态波形。返回目录返回目录模块六 缺陷的性质分析一、根据加工工艺分析缺陷性质一、根据加工工艺分析缺陷性质1.工件中缺陷与加工工艺密切相关。2.检

27、测前应查阅有关工件的图样和资料，了解工件的材料、结构特点、几何尺寸、加工工艺等。二、根据缺陷特征分析缺陷性质二、根据缺陷特征分析缺陷性质缺陷特征：缺陷的形状、大小、密集程度等。1.平面型缺陷（裂纹、夹层、折叠等）垂直于缺陷检测时，回波较高；平行于缺陷检测时，回波较低，甚至无回波。2.点状缺陷（气孔、小夹渣等）在不同方向上检测，缺陷回波的高度五明显变化。返回目录返回目录模块六 缺陷的性质分析3.密集型缺陷（白点、密集气孔、疏松等）从不同方向探测，缺陷回波情况类似，都是密集相连。三、根据缺陷波形分析缺陷性质三、根据缺陷波形分析缺陷性质1.静态波形一般声阻抗小、表面光滑的缺陷，回波较高，波形陡直尖锐

28、，如气孔、白点等。反之，波形宽度大且带锯齿状，如夹渣等。2.动态波形不同缺陷的动态波形对探头移动的敏感程度不一样。通常白点的敏感度较高，只要探头稍一移动，缺陷波立刻此起彼伏，十分活跃。常见缺陷的动态波形如下：返回目录返回目录模块六 缺陷的性质分析 返回目录返回目录模块六 缺陷的性质分析 返回目录返回目录小结小结缺陷波形与缺陷的声阻抗、表面状态、取向、尺寸等很多因素有关。只有充分了解工件的制造工艺，并结合探伤的具体位置特征和超声波反射理论，进行综合分析才能准确判断缺陷的种类，必要时还需借助其它检测方法作为辅助。课外作业课外作业思考：如何根据超声检测的缺陷波形来识别裂纹缺陷。第三单元 超声检测的工

29、艺模块七 非缺陷回波的识别导入：导入：超声检测时，由于仪器的精度、工件形超声检测时，由于仪器的精度、工件形状和尺寸、检测的方法等原因，常常会出现一些状和尺寸、检测的方法等原因，常常会出现一些非缺陷回波信号。学会识别这些非缺陷回波信号，非缺陷回波信号。学会识别这些非缺陷回波信号，将有助于我们准确判断缺陷。将有助于我们准确判断缺陷。课时：课时：2学时。学时。授课方式：授课方式：新授。新授。重点：重点：非缺陷回波识别方法非缺陷回波识别方法。难点：难点：迟到波。迟到波。返回目录返回目录模块七 非缺陷波的识别一、三角反射波一、三角反射波 返回目录返回目录b图-有波形转换：a图-无波形转换：c图-钢中回波

30、声程：模块七 非缺陷波的识别二、迟到波二、迟到波 返回目录返回目录模块七 非缺陷波的识别迟到波的位置：返回目录返回目录三、三、6161反射反射模块七 非缺陷波的识别 返回目录返回目录模块七 非缺陷波的识别 返回目录返回目录四、其它非缺陷回波四、其它非缺陷回波1.仪器杂波仪器杂波2.探头杂波探头杂波3.耦合剂反射耦合剂反射4.幻象波幻象波5.草状回波草状回波6.工件轮廓回波工件轮廓回波模块七 非缺陷波的识别 返回目录返回目录小结小结在实际超声检测中，显示屏上的回波往往既有缺陷波又有非缺陷波。常见的非缺陷波有三角反射波、迟到波、61反射波、仪器杂波、探头杂波等。只有充分熟悉常见非缺陷波的种类及其出现原因，才能准确识别出这些非缺陷波信号。课外作业课外作业思考：如何判别耦合剂反射波。