鋁合金厚板疏松缺陷超聲波探傷
發布時間：2017-11-22
某鋁合金厚板在加工成品件進行陽極氧化后,發現工件某部位氧化不均,有漏出鋁基體顏色痕跡,見圖1。經金相低倍定性分析為密集形疏松缺陷。用戶停止對工件的繼續加工,有8張板還沒有鋸切,還有一些已鋸切成塊體379塊,用戶要求我們拿出解決問題方案。為了保證工件基體的內部質量,不影響工件加工及安裝工期,保證產品質量,對該批厚板及已鋸切的塊體,進行超聲波無損探傷,探測疏松缺陷。
1疏松缺陷形成機理及特征
鋁合金疏松缺陷是在鑄造過程中產生的,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,氣體被隱藏在樹枝杈間隙內,隨著結晶的進行,樹枝晶杈互相搭接形成骨架,樹杈間的氣體和凝固時析出的氣體無法逸出而集聚,結晶后這些氣體占據的位置成為空腔,這個空腔就是由氣體形成的氣體疏松。在金屬鑄造結晶時,從液態凝固成固態,體積收縮,在樹枝晶杈間固液體金屬補縮不足而形成空腔。這種空腔即為收縮疏松。在空氣絕對濕度比較大的季節里,由于熔體中含氣量較大,易造成疏松,其特征鑄錠宏觀組織中的黑色針孔稱為疏松。鑄錠變形后,有的變成裂紋,有的仍然保持原貌。疏松斷口的宏觀特征是斷口組織粗糙,不致密,疏松超過二級時,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對比試樣
選用 1.2mm平底孔鋁合金縱波對比試塊,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比試塊上做的DAC距離波幅曲線圖。在1#、2#探頭DAC距離波幅曲線最高靈敏度基礎上再增加20dB,探測10mm～100mm范圍內縱波對比試塊
2.4耦合方式
選30#～50#機油做耦合劑,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,再加12dB,探測疏松缺陷試樣,用排除法、比較法,辨別疏松缺陷。通過試驗,1#縱波直探頭探測鋁合金厚板疏松缺陷效果比較好,在探測范圍內提高靈敏度12dB無雜波。在10mm～100mm探測范圍內靈敏度變化梯度不如雙晶組合探頭大,與 20mm直探頭相比上盲區小、近場區長度短、分辨率好。5MHz 14mm探頭的近場區長度N由公式(1)得出。
根據疏松缺陷產生的特征,在探測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,反射波強度比其它缺陷波強度弱。圖4是較嚴重的疏松缺陷探傷波形。
4探傷結果
根據在實驗室選擇的探傷參數,前往用戶現場進行探傷驗證。
對8張板及379塊料進行了超聲波探傷,探傷結果見表2。
對有問題的區域鋸切掉,合格部分留用。對超聲波探傷合格的塊體料進行低倍抽檢檢查,沒有發現問題,用戶對檢測合格板材進行加工成品工件也沒有發現問題。
摘自：中國計量測控網
