一种圆棒件的超声波检测方法技术

本发明专利技术公开了一种圆棒件的超声波检测方法，其是针对直径不大于12mm的圆棒件，包括：选取对比试样；在对比试样内沿径向向内开设横孔作为人工反射体；控制探头使得入射声波沿所述对比试样的轴向倾斜入射产生纯横波；调整探头的入射角和灵敏度增益，使人工反射体的二次反射声波的波高不低于设定阈值，以此确定检测灵敏度及探头的最佳入射角度；控制超声波沿对比试样和被检棒件的轴向倾斜入射，控制探头与对应棒件之间相对螺旋直线运动，并获取对应的超声波反射信号；根据获取得到的对比试样和被检棒件的超声波反射信号进行比对得到被检棒件的组织状态。本发明专利技术在不破坏材料结构的前提下，可以实现对圆棒件内部的晶粒组织状态的测量和评价。量和评价。量和评价。

【技术实现步骤摘要】
一种圆棒件的超声波检测方法


[0001]本专利技术涉及金属检测领域，尤其涉及一种圆棒件的超声波检测方法。

技术介绍

[0002]高温合金具有高的热强度和高的热稳定性，是航空发动机制造中不可缺少的重要材料，一台新型涡轮风扇发动机高温合金材料用量占发动机重量的50％以上。高温合金具有较好的高、低温强度和长时间稳定性，良好的抗腐蚀性能和热变形性能，并具有较好的加工塑性和令人满意的焊接性能，广泛用于航空、航天、地面燃气轮机和烟气轮机发动机的涡轮盘、压气机盘、紧固件等高温承力部件。
[0003]在实际应用中，紧固件用高温合金长期存在组织均匀性差及性能不稳定等重要问题，主要是晶粒度级差较大(级差3级以上)，尤其是心部带状晶，如优质GH2132高温合金和优质GH4169高温合金等小规格棒件。
[0004]虽然通过生产工艺的不断改进产品组织性能得到了极大的提高，但还是不可避免的存在个别局部组织不均匀及带状晶粒等现象，目前已知的检测手段主要为金相法，由于小规格棒件数量多，势必造成金相分析工作任务繁重，周期长，另外金相分析采用的是一种物理破坏法，不能对实际棒件整体的晶粒度尺寸进行评价。
[0005]如何通过现有无损检测技术方法对高温合金紧固件棒件的整体组织状态和晶粒尺寸进行分析和评价是本领域技术人员需要解决的问题。
[0006]超声波与材料显微组织结构相互作用引起的声波能量的的损失和传播速度的变化，是超声波表征材料组织和性能的两个主要起参数，也是用来对材料显微组织进行无损评价的理论依据。其中，超声速度和超声衰减测定法最为常见，引起超声波的传播衰减原因主要有扩散衰减、散射衰减和吸收衰减。其中散射衰减与材料中的晶粒或其他微小颗粒的尺寸大小有关，当晶粒尺寸一定的情况下，衰减随检测频率的增高而增大。
[0007]在给定的时间范围内，入射超声场中各单个散射体引起的信号相干涉所形成信号的反向散射部分，在荧光屏上以噪声信号的形式出现。
[0008]现有产品的材料内部存在晶粒度极差较大(5～10级)，其中分布在中心区域的带状晶粒最为严重，该区域组织的晶粒度主要为5～6级，晶粒尺寸约为0.044mm～0.062mm。
[0009]当材料的晶粒尺寸约为波长1/10时，会有散射现象产生，晶粒尺寸越大，散射现象越严重。在此晶粒度情况下，10MHz纵波探头通常不会出现散射现象或散射现象不明显。
[0010]为检测材料内部晶粒组织的方法一般采用纵波检测技术，通常对小规格材料内部的检测使用纵波水浸法，通过观察界面回波与一次底波之间(或一次底波和二次底波)的不规则随机反射信号。纵波是质点振动方向平行于波的传播方向的一种波型，穿透力强，其扫查路径垂直于带状晶富集区，路径短，各单个散射体引起的信号相干涉所累积形成的信号弱，且目前国内常用的超声探头检测频率最大为10MHz(波长：0.59mm)，基本形成不了散射信号，虽然国内有少数高频(15MHZ以上,波长0.4mm～0.24mm)超声探头使用厂家，但配套仪器设备价格昂贵，使用效果也不理想。

技术实现思路

[0011]专利技术目的：本专利技术针对上述不足，提出一种圆棒件的超声波检测方法，在不破坏材料的完整性的前提下，利用现有超声水浸自动化检测设备，采用超声横波实现对高温合金棒件整体内部晶粒组织状态的测量和评价。
[0012]技术方案：
[0013]一种圆棒件的超声波检测方法，其是针对直径不大于12mm的圆棒件，包括：
[0014]选取与被检棒件材质和规格相同，且其热处理工艺、表面状况和声学性能与被检棒件一致，且其内部组织均匀且晶粒度不小于设定等级的棒件作为对比试样；
[0015]在所述对比试样内沿径向向内开设有一设定直径、设定深度的横孔作为人工反射体；
[0016]控制探头使得入射声波沿所述对比试样的轴向倾斜入射产生纯横波；调整探头的入射角和灵敏度增益，使对比试样上人工反射体的二次反射声波的波高不低于设定阈值，以此确定检测灵敏度及探头的最佳入射角度；
[0017]根据前述检测灵敏度及探头的最佳入射角度控制探头发射超声波沿对比试样和被检棒件的轴向倾斜入射，控制探头与对应棒件之间相对螺旋直线运动，并获取对应的超声波反射信号；
[0018]根据获取得到的对比试样和被检棒件的超声波反射信号进行比对得到被检棒件的组织状态。
[0019]根据获取得到的对比试样和被检棒件的超声波反射信号进行比对得到被检棒件的组织状态具体为：
[0020]若被检棒件的反射信号幅度不大于对比试样的反射信号幅度，则判定为合格；
[0021]若被检棒件存在反射信号幅度大于对比试样的反射信号幅度，且二者差异不小于5％，则判定为可疑信号，并得到被检棒件的可疑部位。
[0022]针对所述可疑的被检棒件采用以下任意方式处理：
[0023]1)根据权利要求1重新检测被检棒件，若被检棒件的反射信号幅度不大于对比试样的反射信号幅度，则判定为合格；若被检棒件存在去反射信号幅度大于对比试样的反射信号幅度，则判定为不合格；
[0024]2)对被检棒件的可疑部位采用金相法分析试验比对，确认被检棒件的可疑部分是否合格；
[0025]3)在满足最低交货尺寸长度要求的前提下，切除被检棒件的可疑部分。
[0026]所述探头频率采用10MHz，带宽采用
‑
6dB＜70％，所述探头晶片尺寸为Φ6mm，探头焦距采用25～30mm，所述设定阈值为80％。
[0027]所述被检棒件为钢种为GH4169、直径为12mm、8.1mm、5.5mm或9.5mm的圆棒件。
[0028]所述被检棒件为YZGH2132、直径为9.5mm的圆棒件。
[0029]采用多通道脉冲反射式超声波探伤仪的某一通道的水浸点聚焦探头对被检棒件进行超声波检测，其他通道探头同步对被检棒件进行探伤。
[0030]所述人工反射体的直径为0.8mm，孔深为1/2D，D为对比试样的直径。
[0031]所述晶粒度的设定等级为不小于6级。
[0032]所述超声波横波的折射角范围为45
°
～60
°
。
[0033]有益效果：本专利技术在不破坏棒件材料结构的前提下，采用超声横波实现对高温合金棒件整体内部晶粒组织状态的测量和评价，方法简单、快捷、高效，检测结果可靠性高，且不需要购买专门的检测仪器设备，同时与金相分析法结合使用可对被检材料整体内部组织状态进行检测和判定，对产品质量保障提供有效的依据，对产品质量的监督和生产技术的指导和改进也具有较为重要的意义。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的超声波入射示意图；其中，1为探头，2为被检棒件，21为带状晶区。
[0035]图2为本专利技术的超声波轴向横波一次入射对比试样的示意图；其中，3为对比试样，31为人工反射体；图2(a)为超声波轴向横波一次入射示意图；图2(b)为轴向横波一次反射波的超声波反射信号图。
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆棒件的超声波检测方法，其是针对直径不大于12mm的圆棒件，其特征在于：包括：选取与被检棒件材质和规格相同，且其热处理工艺、表面状况和声学性能与被检棒件一致，且其内部组织均匀且晶粒度不小于设定等级的棒件作为对比试样；在所述对比试样内沿径向向内开设有一设定直径、设定深度的横孔作为人工反射体；控制探头使得入射声波沿所述对比试样的轴向倾斜入射产生纯横波；调整探头的入射角和灵敏度增益，使对比试样上人工反射体的二次反射声波的波高不低于设定阈值，以此确定检测灵敏度及探头的最佳入射角度；根据前述检测灵敏度及探头的最佳入射角度控制探头发射超声波沿对比试样和被检棒件的轴向倾斜入射，控制探头与对应棒件之间相对螺旋直线运动，并获取对应的超声波反射信号；根据获取得到的对比试样和被检棒件的超声波反射信号进行比对得到被检棒件的组织状态。2.根据权利要求1所述的圆棒件的超声波检测方法，其特征在于：根据获取得到的对比试样和被检棒件的超声波反射信号进行比对得到被检棒件的组织状态具体为：若被检棒件的反射信号幅度不大于对比试样的反射信号幅度，则判定为合格；若被检棒件存在反射信号幅度大于对比试样的反射信号幅度，且二者差异不小于5％，则判定为可疑信号，并得到被检棒件的可疑部位。3.根据权利要求2所述的圆棒件的超声波检测方法，其特征在于：针对所述可疑的被检棒件采用以下任意方式处理：1)根据权利要求1重新检测被检棒件，若被检棒件的反射信号幅度不大于对比试样的反射信号幅度，则判定为合格；若被检棒件存在去...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵善敏，袁锁军，李洪东，吴云泽，黄飞波，
申请(专利权)人：江苏图南合金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：