曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，基于超声波检测原理，通过建立具有不同超声波入射角度装置并用于检测曲面构件R角区域的缺陷，通过本方法可以准确地检测出R角区域的缺陷，取得了很好的缺陷无损检测效果。

【技术实现步骤摘要】
曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法
本专利技术涉及曲面构件的缺陷无损检测领域，具体是一种基于超声波检测原理，采用具有不同超声波入射角度的一套装置来检测曲面构件R角区域的缺陷。
技术介绍
很多模锻工件和冲拔工件都不是很规则的简单形状，而是由一些不同曲率的曲面和平面构成的，曲面与曲面或曲面与平面之间不具备平行关系，因而无法实施有效的无损检测。这些曲面构件中的缺陷类型一般分为裂纹、分层和夹杂等，主要以变形流线方向分布于R角区域(如图1)。曲面构件的R角区域无损检测可供考虑的技术途径主要有涡流检测、磁粉检测、射线检测和超声波检测。磁粉检测能够直观显示缺陷形状和位置等信息，但它只能够检测构件的外表面裂纹，对于工件的内表面常常也无法实施磁粉检测，构件内部缺陷更是无法检测出来；涡流检测同样也只是一种表面缺陷检测技术，对受检构件表面状况要求较高，无法检测其内部缺陷；射线检测可以实现曲面构件内部缺陷检测，但是其检测厚度范围一般只有50mm量级，穿透力往往不够，其检测分辨能力也有限，对裂纹和内部夹杂不敏感，许多缺陷的检出率并不高；而且辐射效应对人体有害，检验成本高，操作不便，所以射线检测不太适合曲面工件的无损检测。与上述无损检测方法相比，超声波检测方法具有指向性好、灵敏度高、穿透力强等优点，在曲面工件的内部缺陷检测方面具有很大的优势。但目前在曲面工件内部缺陷的超声检测方面还没有可行的检测方法和检测标准。为了解决曲面构件R角区域的缺陷无损检测问题，本专利技术根据缺陷对超声波传播的影响来检测材料内部和表面的缺陷，提出采用多个不同入射角度的超声波探头检测位于R角区域内不同部位的缺陷的检测方法。在本专利技术中，特殊设计的与曲面构件表面曲率相适应的不同入射角度的超声波探头，有效抑制了超声波在曲面构件中产生散射、反射、折射等相当复杂的传播，可保证超声波较强地入射到曲面构件中，并得到曲面构件的R角区域清晰的缺陷信号。
技术实现思路
为了解决现有超声无损检测方法检测曲面构件R角区域的缺陷效果不理想的不足，本专利技术的目的在于提出了一种基于超声波检测原理，通过建立具有不同超声波入射角度的特制超声探头组及检测工艺，用于检测曲面构件R角区域缺陷的方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，包括以下步骤：步骤1)根据曲面构件R角区域不同位置(通常可将R角区域均分为2～4个子区域位置，本领域技术人员可根据具体结构进行合理划分)，分别制作不同弧度和不同入射角度的双晶超声探头；步骤2)将具有不同入射角度的双晶超声波探头和具有不同夹持角度的镶嵌楔块体，组成R角区域组合探头装置；步骤3)将R角区域组合探头装置，置入曲面构件中的R角区域，并保证它与曲面构件R角区域充分接触；步骤4)将R角区域组合探头装置在曲面构件中均匀慢速旋转或横向移动，同时观察超声波探伤仪闸门内的缺陷回波信号；步骤5)如果存在某一缺陷回波超出报警闸门，就意味着检测出了曲面构件R角区域的缺陷。所述不同入射角度的双晶超声波探头，按其晶片倾角不同，分别为双晶直探头A、双晶直探头B、双晶直探头C，其中：双晶直探头A包括：探头A晶片11、探头A延迟块12、探头A阻尼块13、探头A壳体14、探头A接插件15；双晶直探头B包括：探头B晶片21、探头B延迟块22、探头B阻尼块23、探头B壳体24、探头B接插件25；双晶直探头C包括：探头C晶片31、探头C延迟块32、探头C阻尼块33、探头C壳体34、探头C接插件35；双晶直探头A具有两个探头A晶片11，晶片尺寸宽度范围4～10mm，长度范围8～20mm，晶片倾角度范围2°～4°；晶片频率范围2.5～10MHz。双晶直探头B具有两个探头B晶片21，晶片尺寸宽度范围4～10mm，长度范围8～20mm，晶片倾角度范围2°～4°；晶片频率范围2.5～10MHz。双晶直探头C具有两个探头C晶片31，晶片尺寸宽度范围4～10mm，长度范围8～20mm，晶片倾角度范围2°～4°；晶片频率范围2.5～10MHz。所述的不同夹持角度的镶嵌楔块体，其切槽数量可根据夹持探头的体积、检测R角尺寸定，通常情况下，一侧加工两个切槽，角度分别是22.5°和67.5°，另一侧加工一个切槽，角度是45°。所述的R角区域组合探头装置，其中，双晶直探头A由切槽角度为67.5°的切槽夹持，双晶直探头B由切槽角度为45°的切槽夹持，双晶直探头C由切槽角度为22.5°的切槽夹持。所述的步骤3)中的保证探头与曲面构件R角区域充分接触是指：将具有不同入射角度的双晶超声波探头的有机玻璃楔块与镶嵌楔块体一起进行准确研磨，以吻合具有不同夹持角度镶嵌楔块体的外部轮廓。所述的R角区域组合探头装置在曲面构件中均匀慢速旋转一周或纵向移动，其中，旋转速度为小于等于36°/s，纵向移动速度小于等于150mm/s。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提供的曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，通过具有不同入射角度的双晶超声波探头和具有不同夹持角度的镶嵌楔块体所组成的R角区域组合探头装置，可以在曲面上扫查出曲面构件R角过渡区域的内部缺陷。组合探头装置不仅具有与曲面构件的R角区域之间良好的贴合性能，而且还根据R角区域内缺陷所处于的不同位置进行了整体覆盖，提高了对R角区域缺陷的超声波无损检测准确性和可靠性。2、本专利技术的方法实现了对R角区域内不同部位缺陷的全部检测，并保证超声波入射方向始终与曲面法线方向重合，而且本方法操作简单，易于实施。附图说明图1曲面工件示意图a；图2曲面工件示意图b；图3本专利技术工作流程图；图4为本专利技术待检测的曲面构件R角区域上三个角度位置的不同深度平底孔示意图；图5为本专利技术双晶直探头A结构示意图；图6为本专利技术双晶直探头B结构示意图；图7为本专利技术双晶直探头C结构示意图；图8为本专利技术R角区域组合探头装置图；图9为本专利技术R角区域组合探头装置与曲面构件中的R角区域的接触方式；图10为本专利技术缺陷信号判断参考波形示意图；图11为本专利技术检测出的缺陷回波图；附图编号：1、双晶直探头A，2、双晶直探头B，3、双晶直探头C，4、曲面构件，5、不同夹持角度的镶嵌楔块体，11、探头A晶片，12、探头A延迟块，13、探头A阻尼块，14、探头A壳体，15、探头A接插件，21、探头B晶片，22、探头A延迟块，23、探头A阻尼块，24、探头B壳体，25、探头B接插件，31、探头C晶片，32、探头C延迟块，33、探头C阻尼块，34、探头C壳体，35、探头C接插件，Ⅰ、始波信号波形，Ⅱ、R角区域靠近内表面区域的缺陷信号波形，Ⅲ、R角区域原理内表面区域的缺陷信号波形。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图3所示，本专利技术基于超声波检测原理，通过具有不同超声波入射角度的组合探头装置，进行曲面构件R角区域缺陷检测的工作流程为：步骤1)根据曲面构件R角区域不同位置，分别制作不同弧度和不同入射角度的双晶超声探头；在经过清洁处理之后的曲面构件R角区域，均匀涂抹耦合液；所述的经过清洁处理之后的曲面构件R角区域要保证表面没有脏附着物。步骤2)利用具有不同入射角度的双晶超声波探头和具有不同夹持角度的镶嵌楔块体，组成R角区域组合探头装置；所述不同入射角度的双晶超声波探头，按其晶片倾角不同，分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)根据曲面构件R角区域不同位置，分别制作不同弧度和不同入射角度的双晶超声探头；步骤2)将具有不同入射角度的双晶超声波探头和具有不同夹持角度的镶嵌楔块体，组成R角区域组合探头装置；步骤3)将R角区域组合探头装置，置入曲面构件中的R角区域，并保证它与曲面构件R角区域充分接触；步骤4)将R角区域组合探头装置在曲面构件中均匀旋转或横向移动，同时观察超声波探伤仪闸门内的缺陷回波信号；步骤5)如果存在某一缺陷回波超出报警闸门，就意味着检测出了曲面构件R角区域的缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)根据曲面构件R角区域不同位置，分别制作不同弧度和不同入射角度的双晶超声探头；步骤2)将具有不同入射角度的双晶超声波探头和具有不同夹持角度的镶嵌楔块体，组成R角区域组合探头装置；步骤3)将R角区域组合探头装置，置入曲面构件中的R角区域，并保证它与曲面构件R角区域充分接触；步骤4)将R角区域组合探头装置在曲面构件中均匀旋转或横向移动，同时观察超声波探伤仪闸门内的缺陷回波信号；步骤5)如果存在某一缺陷回波超出报警闸门，就意味着检测出了曲面构件R角区域的缺陷。2.根据权利要求1所述曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，其特征在于：不同入射角度的双晶超声波探头，按其晶片倾角不同，分别为双晶直探头A、双晶直探头B、双晶直探头C，其中：双晶直探头A包括：探头A晶片(11)、探头A延迟块(12)、探头A阻尼块(13)、探头A壳体(14)、探头A接插件(15)；双晶直探头B包括：探头B晶片(21)、探头B延迟块(22)、探头B阻尼块(23)、探头B壳体(24)、探头B接插件(25)；双晶直探头C包括：探头C晶片(31)、探头C延迟块(32)、探头C阻尼块(33)、探头C壳体(34)、探头C接插件(35)。3.根据权利要求2所述曲面构件R角区域的缺陷无损检测方法，其特征在于：双晶直探头A具有两个探头A晶片(11)，双...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡桂喜，张博，李经明，张薇，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21