超声波探伤在锻件和铸件中的应用技巧

铸件超声波探伤

由于铸件晶粒粗大、透声性差、信噪比低，缺陷难以检测。 它利用具有高频声能的声束在铸件内部传播，当遇到内表面或缺陷时，它们会反射并发现缺陷。

反射声能的大小是内表面或缺陷的方向性和性质以及该反射器的声阻抗的函数。 因此，可以利用内表面反射的各种缺陷或声能来检测缺陷的位置、壁厚或表面。

下一个缺陷的深度。 超声波检测是一种广泛使用的无损检测方法。 其主要优点是：检测灵敏度高，可检测细小裂纹； 穿透力大，可检测厚截面铸件。 其主要局限是：难以解释轮廓尺寸复杂、方向性差的断线缺陷的反射波形； 对于不良的内部结构，如晶粒尺寸、结构、孔隙率、夹杂物含量或细分散的沉淀物等，也会阻碍对波形的解释； 此外，测试时应参考标准试块。

锻件超声波探伤

(1)锻造加工及常见缺陷

锻件是通过锻造和压制热的钢锭而形成的。 锻造过程包括加热、变形和冷却。 锻造缺陷可分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。 铸造缺陷主要有：残余缩孔、松动、夹杂物、裂纹等。锻造缺陷主要有：折叠、白点、裂纹等，热处理缺陷主要是裂纹。

缩孔残渣是锻造时切削头不足时铸锭中残留的缩孔，多见于锻件末端。

气孔是钢锭凝固和收缩过程中形成的致密性不足和空洞。 锻造时因锻比不足而未充分熔合，主要存在于钢锭的中心和头部。

夹杂物包括内部夹杂物、外来非金属夹杂物和金属夹杂物。 内部夹杂物主要集中在铸锭的中心和头部。

裂纹包括铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹。 奥氏体钢轴晶间裂纹是铸造引起的裂纹。 锻造和热处理不当会在锻件表面或芯部形成裂纹。

白点是锻件氢含量高，锻后冷却过快，钢中溶解的氢来不及逸出，造成应力过大而开裂。 白点主要集中在锻件大截面的中心。 白点总是成群出现在钢中。

(2)探伤方法概述

根据检验时间的分类，锻件检验可分为原材料检验和制造过程检验、产品检验和在役检验。

制造过程中原材料探伤和探伤的目的是尽早发现缺陷，以便及时采取措施，避免缺陷的发展和扩大，造成报废。 产品检验的目的是保证产品质量。 在役检查的目的是监测运行后可能出现或发展的缺陷，主要是疲劳裂纹。

1、轴类锻件的探伤

轴类锻件的锻造工艺主要以加长为主，因此大部分缺陷的取向与轴线平行，此类缺陷的检测最好从径向用纵波直探头。 考虑到缺陷会有其他分布和方向，轴类锻件的探伤还应辅以直探头轴向检测和斜探头圆周检测和轴向检测。

2、饼碗锻件的探伤

饼、碗锻件的锻造工艺以镦粗为主，缺陷分布主要平行于端面。 因此，用直探头检测端面缺陷是检测缺陷的最佳方法。

3、管锻件的探伤

筒体锻件的锻造工艺是先镦粗，再冲孔，再轧制。 因此，缺陷的取向比轴锻件和饼锻件的缺陷取向更为复杂。 但由于质量最差的铸锭中心部分在冲压时已被去除，因此圆柱形锻件的质量一般较好。 缺陷的主要取向仍然平行于圆柱体的外表面，因此圆柱锻件的检测仍然以直探头外圆柱表面的检测为基础，但对于壁厚较厚的圆柱锻件，必须使用斜探头进行检测。

(3)检测条件的选择

探头选择

在锻件的超声波检测中，主要使用纵波直探头。 芯片尺寸为Φ14～Φ28mm，常用Φ20mm。 对于较小的锻件，考虑到近场面积和耦合损耗的原因，一般使用小芯片探头。 有时为了检测与检测面呈一定角度倾斜的缺陷，也可采用具有一定K值的斜探头进行检测。 对于短距离缺陷，由于直探头的盲区和近场区的影响，常采用双晶直探头进行检测。

锻件的晶粒一般较细，因此可以选择较高的探伤频率，通常为2.5~5.0MHz。 对于少数晶粒粗大、衰减严重的锻件，为避免“森林回声”，提高信噪比，应选择较低的频率，一般为1.0-2.5MHz。

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