使用相控阵检测堆焊层的方法技术

本发明专利技术提供一种使用相控阵检测堆焊层的方法,本发明专利技术将探头与楔块组合置于被检堆焊层垂直方向的表面上，相控阵晶片阵列方向与堆焊层平面方向空间垂直进行检测，沿焊缝延长方向移动探头，探头晶片调节焦点收集各方向回波信号，依据构建的工件横截面形状，计算折射路径、回波位置，叠加采集缺陷信息投影至模型，真实反映堆焊层内的缺陷形状、大小、方向。本发明专利技术节约检测时间、精度高，不需要频繁更换探头，内部缺陷反映直观，避免因探头互相影响造成的误判，相对于常规超声广而不精的大范围检测更有针对性，在焦点附近的灵敏度和分辨力都比常规超声检测要高。

【技术实现步骤摘要】
使用相控阵检测堆焊层的方法
：本专利技术涉及一种使用相控阵检测堆焊层的方法。
技术介绍
：目前，国内外使用相控阵技术进行检测的企业并不多见，国内的相控阵技术主要应用于结构件、锻件等的检测，国外多将这种技术应用于产品在役检查等方面。国内相控阵检测技术主要依托于GB/T32563-2016《相控阵超声检测方法》没有对于焊缝和堆焊检验的直接规范，而是使用近似标准代替。同时，面对曲率较大部件，由于非专用楔块存在的耦合问题，每个晶片接收回波的衰减程度不同、折射路径不同，使测得的缺陷投影与其实际位置、大小无法形成完整的映射关系。目前，行业内对如图1所示类型的8mm及以下堆焊层没有特别适合的检验方案。根据以上情况，有必要制定专用的堆焊层相控阵超声波检测方法，以满足对于焊缝和堆焊层的高精度检测要求。
技术实现思路
：本专利技术提供一种使用相控阵检测堆焊层的方法，能够有效检测堆焊层内部缺陷，协助生产、技术部门分析产品质量情况。本专利技术的技术方案是：一种使用相控阵检测堆焊层的方法：1)相控阵系统包括相控阵探头、楔块、数据电缆与相控阵检测主机，相控阵探头通过同时发射、接收十几束超声波，采集被检部件信息，楔块作为可磨制部件，传播超声波束，使声束能够完全进入不规则形状的部件，数据电缆传递探头与检测主机之间的毫秒级别的电信号，相控阵检测主机负责处理电信号，通过设置的探头与楔块数据，计算并得出检验结果和图像；2)相控阵检测系统启动后，输入探头频率、晶片数量、晶片间隔及楔块长宽高尺寸及倾斜角度，进入检测扫描，依照标准试块尺寸绘制待检件图形，调节系统增益参数使屏幕上显示的回波中影响观察的杂波消失，人工缺陷在屏幕中的显示可以清晰识别，绘制相同当量人工缺陷在不同深度下回波高度，在屏幕上用平滑曲线连接这些回波的最高点，这条曲线作为判废线；3)使磨制探头与楔块组合其符合被检部件曲率，将探头5L16与楔块SB10-N55S的组合置于被检部件表面上，移动探头至超声波一次反射与二次反射均可检测到堆焊的位置；4)测量探头与检测部位距离：采用标准试块调节晶片角度修正、增益修正，通过调节每个晶片的增益数值即dB值，使检验范围内识别的全部人工缺陷的角度读数与实际角度误差不超过1°，同样深度的人工缺陷回波高度误差不超过5％，设定聚焦方式的焦点深度为焊缝深度附近，设定过滤波幅，使屏幕内由于金属内部粗大晶粒造成的草状波消失，且界面波造成的影响被过滤，调整声程距离，即设备量程，保证被检范围能完全覆盖；5)进入相控阵设备检测界面，按照步骤3)对人工缺陷试块进行检测，确保试块上对应当量的人工缺陷能够清晰、独立地显示在成像区域内；6)检查堆焊层并记录检查结果：沿一条直线平移探头，使单个的二维图像沿移动方向叠加，生成3D图像，以供复检和追溯检验情况使用；7)后期处理：在正式检验阶段会因为回波重叠、被检部件结构、聚焦深度设置等问题产生伪显示，通过降低局部增益值和变更检测方向、复检不稳定区域的方法合理排除伪显示，得出最终检测结果。本专利技术将探头与楔块组合置于被检堆焊层垂直方向的表面上，相控阵晶片阵列方向与堆焊层平面方向空间垂直进行检测，沿焊缝延长方向移动探头，探头晶片调节焦点收集各方向回波信号，依据如图1构建的工件横截面形状，计算折射路径、回波位置，叠加采集缺陷信息投影至模型，真实反映堆焊层内的缺陷形状、大小、方向。本方法基于相控阵检验技术，相控阵技术是基于超声波检测发展起来的新兴技术，检测系统的基础是主机加探头，其功能是在屏幕上显示超声波检测结果以供观察，该功能基于声场的叠加积分运算，在堆焊层检测中，需要改变常规技术条件，声束方向与焦点有别于常规相控阵检测方式，是一种新型的检测方式。专利技术的效果相控阵检测方法相较于常规超声检测，因其具有多探头同时检测的特点，可以发射几十个角度的超声波，就相当于几十个不同角度的常规探头同时工作，所以相控阵检测没有必要进行常规超声检测的锯齿形扫查，向一个方向平移探头即可，同时内置的算法可以控制多个探头同时工作造成的复合声场，避免因探头互相影响造成的误判；相控阵所采用的聚焦功能，可以在某一指定的深度，即焦点附近进行精确的检测，相对于常规超声广而不精的大范围检测更有针对性，在焦点附近的灵敏度和分辨力都比常规超声检测要高；相控阵可以通过绘图建模，确定一个三维立体图形，将工件内部结构和缺陷的大小、形状、方向通过颜色的变化直观反映在三维图像上，使非专业的人员都能看出来，常规超声只能通过波形变化来分辨缺陷、排除伪显示，需要长时间的工作经验；相控阵可以通过调节探头发射声波的角度，检测很复杂的工件，常规超声检测因为探头角度是固定的，在实际检测中存在盲区，造成漏检。对于焊缝和堆焊层的检测，相控阵不需要更换探头和扫查仪器，通过优化控制聚焦区域、声束方向、激发电压等就能实现整个检验范围内和质量控制区域内的多角度、多方向、多精度等级检测，在特殊环境中，例如：辐照、低氧等，能够减少工作时长，降低对检验人员健康的影响。常规的超声波检测方法对于比较薄的堆焊层检测一般受到界面波的干扰，且界面波因检测技术本身的局限性无法排除，另因有效检测区域较大，实际需要检测的部位占比并不高，检验结果的分辨力和灵敏度同样受到了影响。常规的超声波检测方法在进行焊缝检测时，一般需要选用一个直探头、二到三个不同类型的斜探头沿锯齿形进行扫查，每个探头的检验精度等级需要单独核对、工作量大、探头移动轨迹不确定、检验路径在复检时无法完整还原、缺陷定位时需要反复调整探头角度，浪费了大量检测时间。本检测方法基于通用的检测主机和定制的探头-楔块，通过参数调节，实现了一次性在堆焊结合层界面波的干扰下检测薄堆焊层中不同位置埋藏的Φ0.5mm当量缺陷，且检测数据可记录、可重复，这一技术在制造行业中应属先进水平。附图说明：图1为堆焊层结构示意图图2为相控阵探头及磨制楔块的组合图图3为常规相控阵探头的聚焦检测示意图具体实施方式：一种使用相控阵检测堆焊层的方法：1)相控阵系统包括相控阵探头、楔块、数据电缆与相控阵检测主机，相控阵探头通过同时发射、接收十几束超声波，采集被检部件信息，楔块作为可磨制部件，传播超声波束，使声束能够完全进入不规则形状的部件，数据电缆传递探头与检测主机之间的毫秒级别的电信号，相控阵检测主机负责处理电信号，通过设置的探头与楔块数据，计算并得出检验结果和图像；2)相控阵检测系统启动后，输入如图2所示的相控阵探头5L16及楔块SB10-N55S数据，包括探头频率、晶片数量、晶片间隔及楔块长宽高尺寸及倾斜角度，进入检测扫描，依照标准试块尺寸绘制待检件图形，调节系统增益参数使屏幕上显示的回波中影响观察的杂波消失，人工缺陷在屏幕中的显示可以清晰识别。绘制相同当量人工缺陷在不同深度下回波高度，在屏幕上用平滑曲线连接这些回波的最高点，这条曲线作为判废线；3)如图2所示，使磨制探头与楔块组合其符合被检部件曲率，将探头5L16与楔块SB10-N55S的组合置于被检部件母材表面上，移动探头至超声波一次反射与二次反射均可检测到堆焊的位置；4)测量探头与检测部位距离：采用标准试块调节晶片角度修正、增益修正，通过调节每个晶片的增益数值即dB值，使检验范围内识别的全部人工缺陷的角度读数与实际角度误差不超过1°，同样深度的人工缺陷回波高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用相控阵检测堆焊层的方法，其特征是：采用如下工艺步骤：1)相控阵系统包括相控阵探头、楔块、数据电缆与相控阵检测主机，相控阵探头通过同时发射、接收十几束超声波，采集被检部件信息，楔块作为可磨制部件，传播超声波束，使声束能够完全进入不规则形状的部件，数据电缆传递探头与检测主机之间的毫秒级别的电信号，相控阵检测主机负责处理电信号，通过设置的探头与楔块数据，计算并得出检验结果和图像；2)相控阵检测系统启动后，输入探头频率、晶片数量、晶片间隔及楔块长宽高尺寸及倾斜角度，进入检测扫描，依照标准试块尺寸绘制待检件图形，调节系统增益参数使屏幕上显示的回波中影响观察的杂波消失，人工缺陷在屏幕中的显示可以清晰识别，绘制相同当量人工缺陷在不同深度下回波高度，在屏幕上用平滑曲线连接这些回波的最高点，这条曲线作为判废线；3)使磨制探头与楔块组合其符合被检部件曲率，将探头5L16与楔块SB10‑N55S的组合置于被检部件表面上，移动探头至超声波一次反射与二次反射均可检测到堆焊的位置；4)测量探头与检测部位距离：采用标准试块调节晶片角度修正、增益修正，通过调节每个晶片的增益数值即dB值，使检验范围内识别的全部人工缺陷的角度读数与实际角度误差不超过1°，同样深度的人工缺陷回波高度误差不超过5％，设定聚焦方式的焦点深度为焊缝深度附近，设定过滤波幅，使屏幕内由于金属内部粗大晶粒造成的草状波消失，且界面波造成的影响被过滤，调整声程距离，即设备量程，保证被检范围能完全覆盖；5)进入相控阵设备检测界面，按照步骤3)对人工缺陷试块进行检测，确保试块上对应当量的人工缺陷能够清晰、独立地显示在成像区域内；6)检查堆焊层并记录检查结果：沿一条直线平移探头，使单个的二维图像沿移动方向叠加，生成3D图像，以供复检和追溯检验情况使用；7)后期处理：在正式检验阶段会因为回波重叠、被检部件结构、聚焦深度设置等问题产生伪显示，通过降低局部增益值和变更检测方向、复检不稳定区域的方法合理排除伪显示，得出最终检测结果。...

【技术特征摘要】
1.一种使用相控阵检测堆焊层的方法，其特征是：采用如下工艺步骤：1)相控阵系统包括相控阵探头、楔块、数据电缆与相控阵检测主机，相控阵探头通过同时发射、接收十几束超声波，采集被检部件信息，楔块作为可磨制部件，传播超声波束，使声束能够完全进入不规则形状的部件，数据电缆传递探头与检测主机之间的毫秒级别的电信号，相控阵检测主机负责处理电信号，通过设置的探头与楔块数据，计算并得出检验结果和图像；2)相控阵检测系统启动后，输入探头频率、晶片数量、晶片间隔及楔块长宽高尺寸及倾斜角度，进入检测扫描，依照标准试块尺寸绘制待检件图形，调节系统增益参数使屏幕上显示的回波中影响观察的杂波消失，人工缺陷在屏幕中的显示可以清晰识别，绘制相同当量人工缺陷在不同深度下回波高度，在屏幕上用平滑曲线连接这些回波的最高点，这条曲线作为判废线；3)使磨制探头与楔块组合其符合被检部件曲率，将探头5L16与楔块SB10-N55S的组合置于被检部件表面上，移动探头至超声波一次反...

【专利技术属性】
技术研发人员：田秀兰，张君陶，
申请(专利权)人：哈尔滨电气动力装备有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23