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鋁合金厚板疏松缺陷超聲波探傷
發(fā)布時(shí)間：2017-11-22
某鋁合金厚板在加工成品件進(jìn)行陽(yáng)極氧化后,發(fā)現(xiàn)工件某部位氧化不均,有漏出鋁基體顏色痕跡,見(jiàn)圖1。經(jīng)金相低倍定性分析為密集形疏松缺陷。用戶(hù)停止對(duì)工件的繼續(xù)加工,有8張板還沒(méi)有鋸切,還有一些已鋸切成塊體379塊,用戶(hù)要求我們拿出解決問(wèn)題方案。為了保證工件基體的內(nèi)部質(zhì)量,不影響工件加工及安裝工期,保證產(chǎn)品質(zhì)量,對(duì)該批厚板及已鋸切的塊體,進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷,探測(cè)疏松缺陷。
1疏松缺陷形成機(jī)理及特征
鋁合金疏松缺陷是在鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的,分氣體疏松和收縮疏松。熔體中未除去的氣體氫氣含量較高,氣體被隱藏在樹(shù)枝杈間隙內(nèi),隨著結(jié)晶的進(jìn)行,樹(shù)枝晶杈互相搭接形成骨架,樹(shù)杈間的氣體和凝固時(shí)析出的氣體無(wú)法逸出而集聚,結(jié)晶后這些氣體占據(jù)的位置成為空腔,這個(gè)空腔就是由氣體形成的氣體疏松。在金屬鑄造結(jié)晶時(shí),從液態(tài)凝固成固態(tài),體積收縮,在樹(shù)枝晶杈間固液體金屬補(bǔ)縮不足而形成空腔。這種空腔即為收縮疏松。在空氣絕對(duì)濕度比較大的季節(jié)里,由于熔體中含氣量較大,易造成疏松,其特征鑄錠宏觀(guān)組織中的黑色針孔稱(chēng)為疏松。鑄錠變形后,有的變成裂紋,有的仍然保持原貌。疏松斷口的宏觀(guān)特征是斷口組織粗糙,不致密,疏松超過(guò)二級(jí)時(shí),呈白色絮狀斷口。
2超聲波探傷
2.1超聲波探傷儀
選用寬頻帶、窄脈沖、分辨力好、雜波小、信噪比高的超聲波探傷儀,本文使用CTS-23B型或Masterscan340型超聲波探傷儀。
2.2對(duì)比試樣
選用 1.2mm平底孔鋁合金縱波對(duì)比試塊,孔埋深10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm及疏松缺陷試樣。圖2是零件低倍試片疏松缺陷試樣。
2.3探頭
選用頻率5MHz直徑 14mm或頻率5MHz直徑 20mm直探頭。圖3是在Masterscan340型超聲波探傷儀,用5MHz 14mm直探頭(1#)、5MHz 20mm直探頭(2#)、5MHz 14mm×2焦距30mm雙晶組合探頭(3#)、5MHz 14mm×2焦距55mm雙晶組合探頭(4#),在 1.2mm平底孔鋁合金縱波對(duì)比試塊上做的DAC距離波幅曲線(xiàn)圖。在1#、2#探頭DAC距離波幅曲線(xiàn)最高靈敏度基礎(chǔ)上再增加20dB,探測(cè)10mm～100mm范圍內(nèi)縱波對(duì)比試塊
2.4耦合方式
選30#～50#機(jī)油做耦合劑,超聲波接觸法探傷。
3探傷
探傷起始靈敏度以 1.2mm平底孔為基準(zhǔn),再加12dB,探測(cè)疏松缺陷試樣,用排除法、比較法,辨別疏松缺陷。通過(guò)試驗(yàn),1#縱波直探頭探測(cè)鋁合金厚板疏松缺陷效果比較好,在探測(cè)范圍內(nèi)提高靈敏度12dB無(wú)雜波。在10mm～100mm探測(cè)范圍內(nèi)靈敏度變化梯度不如雙晶組合探頭大,與 20mm直探頭相比上盲區(qū)小、近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度短、分辨率好。5MHz 14mm探頭的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N由公式(1)得出。
根據(jù)疏松缺陷產(chǎn)生的特征,在探測(cè)部位上能夠辨別出疏松缺陷。疏松缺陷波形參差不齊,有一定寬度,反射波強(qiáng)度比其它缺陷波強(qiáng)度弱。圖4是較嚴(yán)重的疏松缺陷探傷波形。
4探傷結(jié)果
根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室選擇的探傷參數(shù),前往用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行探傷驗(yàn)證。
對(duì)8張板及379塊料進(jìn)行了超聲波探傷,探傷結(jié)果見(jiàn)表2。
對(duì)有問(wèn)題的區(qū)域鋸切掉,合格部分留用。對(duì)超聲波探傷合格的塊體料進(jìn)行低倍抽檢檢查,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,用戶(hù)對(duì)檢測(cè)合格板材進(jìn)行加工成品工件也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
