一種超聲波探傷裝置及其探傷方法
2023-11-11 10:53:02 1
專利名稱：一種超聲波探傷裝置及其探傷方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波探傷裝置及其方法，特別涉及一種對薄鋁合 金板材進行超聲波探傷的裝置及其方法。
超聲波檢測技術由於具有操作簡單，易設置報警閘門等優點，在承 壓設備製造領域得到越來越多的應用，它也是鋁合金板材生產中的重要 檢測手段。目前，鋁板探傷一般以手工探傷為主，效率底，探傷不可靠。 我國承壓設備用變形鋁合金板材超聲波探傷標準規定的檢測範圍是厚度
等於或大於6mm以上的軋制板材，對6mm以下厚度範圍的板材沒有作出 規定。目前，市場上也沒有類似的檢測設備對厚度在6mm以下的變形鋁 合金薄板進行檢測，以防止不合格原材料進入下一製造工序而影響產品 的成品率和產品質量。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的上述缺陷，提供一種6mm以下 厚度範圍的板材，尤其是對一種壁厚4mm-5mm的變形鋁合金薄板內的分 層、夾渣、裂紋等缺陷的檢測超聲波探傷裝置及其方法。 本發明的目的通過以下技術方案來實現
一種超聲波探傷裝置，包括自動掃查裝置以及安裝在所述自動掃查 裝置的探頭裝置，其特徵在於所述探頭裝置包括TR雙晶組合探頭和大 角度斜探頭，所述自動掃查裝置包括工件放置臺，位於所述工件放置臺 上方的龍門架，平行於所述龍門架橫梁設置的至少兩根安裝架，可軸向 移動套接在所述安裝架上的至少一個探頭起落架，所述探頭裝置安裝在 所述探頭起落架上靠近所述工件放置臺的一端，所述工件放置臺為旋轉
背景技術：
工作檯，由伺服電機驅動旋轉。
進一步地，所述TR雙晶組合探頭和大角度斜探頭分別安裝在兩個所 述探頭起落架上。
再進一歩地，其中一根所述安裝架為可旋轉的螺杆，所述探頭起落 架與所述螺杆螺紋連接,所述螺杆旋轉可驅動所述探頭起落架軸向平移。 所述螺杆由伺服電機驅動旋轉。
更進一步地，其中一根所述安裝架設置有限位開關。
一種使用上述超聲波探傷裝置的超聲波探傷方法，包括下述步驟
1) 使用對比試塊調整所述探頭的靈敏度；
2) 用TR雙晶組合探頭對待檢測工件進行縱波超聲波掃查用於發現
板內的分層和夾渣等缺陷，此時工件原地旋轉、探頭直線前進，探頭在
工件上做螺旋掃查；
3) 用大角度斜探頭對待檢測工件內的裂紋進行檢測，並對分層和夾 渣進行覆核；
4) 將被檢工件的待檢測工件的反射波高與同聲程的對比試塊的反射 波高相比較，對反射波高達到缺陷設定值的反射波記錄為缺陷信號；
5) 對反射波波高達到步驟4)記錄的缺陷信號的工件予以判廢。 所述待檢測工件為壁厚4mm-5mm的變形鋁合金薄板。
進一步地，步驟1使用的對比試塊是由厚度為4. 5mm的鋁合金薄板 上設置有至少一個平底孔和一個矩形槽構成，所述平底孔直徑02，埋藏 深度2. 25mm，所述矩形槽位於板材上下表面，寬lmm，長lOmm，深度為 1. 2咖。
再進一步地，步驟1中使用對比試塊調整所述探頭的靈敏度包括下
述步驟a)調整好探頭與對比試塊之間的間隙；b)打開耦合介質，使得
探頭與工件之間良好的耦合；c)將探頭對準對比試塊的平底孔，根據探
頭底波位置和缺陷波位置調整好閘門位置及寬度和衰減器的讀數，當平
底孔反射波的最大波高達到預設的報警閘門時報警。
本發明的有益效果主要體現在本發明針對6mm以下厚度範圍的板 材，尤其是對4mm-5mm變形鋁合金薄板存在的分層、夾渣、裂紋等缺陷， 提供了一種利用TR雙晶組合探頭進行縱波超聲波掃査發現板內的分層 和夾渣等缺陷，並利用大角度斜探頭對板內的裂紋進行檢測，並對分層 和夾渣進行覆核的超聲波探傷裝置，以及使用該超聲波探傷裝置進行探 傷的方法，同時還提供了進行靈敏度調試的對比試塊；能有效防止不合 格原材料進入產品製造工序，從而影響產品的質量和最終使用性能，同 時還具有結構簡單、工藝穩定、生產效率高以及綜合製造成本低的特點。
下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明 圖l:本發明超聲波探傷裝置的結構示意圖。 圖2:本發明超聲波探傷裝置的探頭布置示意圖。
圖3:本發明超聲波探傷裝置的TR雙晶組合探頭工作原理示意圖。
圖4:本發明超聲波探傷裝置的對比試塊的結構示意圖。
其中
14伺服電機； 20龍門架橫梁； 30， 32探頭起落架；
42 TR雙晶組合探頭；
50延遲塊； 56矩形槽；
12自動掃查裝置;
18龍門架;
28伺服電機；
38， 40探頭靴;
48隔聲層; 54平底孔；
16工件放置臺；
22， 24， 26安裝架; 34， 36限位開關; 44， 46壓電晶片； 52對比試塊；
具體實施例方式
本發明揭示了一種超聲波探傷裝置，如圖1所示，包括自動掃査裝 置12，自動掃查裝置12包括由伺服電機14驅動旋轉的工件放置臺16; 位於工件放置臺16上方的龍門架18;平行於龍門架橫梁20設置的三根
安裝架22， 24和26，其中中間的一根安裝架24為螺杆，由伺服電機28 驅動旋轉；兩個探頭起落架30和32套接在該三根安裝架上，並與其中 的螺杆安裝架24螺紋連接，當螺杆安裝架24旋轉時，可驅動探頭起落 架30和32軸向平移； 一根安裝架26的兩端分別設置有限位開關34和 36，對探頭起落架30和32軸向移動進行限位；兩個探頭起落架30和 32靠近工件放置臺16的一端設置有尼龍板加工的探頭靴38和40，分別 安裝有TR雙晶組合探頭42和大角度斜探頭(未圖示)。
TR雙晶組合探頭42在探頭靴38的位置如圖2所示。進一步參見圖 3所示，TR雙晶組合探頭42是兩個壓電晶片44和46分隔式結構，中間 為隔聲層48。壓電晶片44專門用來發射超聲波，壓電晶片46專門用來 接收超聲波。由於採用了發收分離的形式，TR探頭的兩片壓電晶片44 和46可傾斜成相應的角度，使發射聲束和接收聲束相交，在需要探測處 形成一個菱形探測區，提高了該區域的探傷靈敏度。同時TR探頭的晶片 前加有機玻璃延遲塊50，把發射脈衝的始波佔寬移至延遲塊內，達到了 減少盲區的目的地；TR雙晶組合探頭42具有盲區小、靈敏度高、分辨 力強，特別適用於工件表面缺陷的探測和對缺陷的定位。
本發明的超聲波探傷裝置在使用時，自動掃查裝置使鋁合金板在工 件放置臺上原地旋轉、而探頭起落架沿安裝架軸線方向平移，探頭對整 個鋁合金板外表面進行探傷軌跡為螺旋線前進的掃査，這種探傷方式是 為了保證探頭和工件之間耦合良好，探頭以恆定的速度掃查工件表面， 並能保證檢測覆蓋率。
使用本發明的超聲波探傷裝置的超聲波探傷方法，包括下述步驟
1) 使用對比試塊調整探頭的靈敏度；
2) 用TR雙晶組合探頭對待檢測工件進行縱波超聲波掃查用於發現 板內的分層和夾渣等缺陷，此時工件原地旋轉、探頭直線前進，探頭在 工件上做螺旋掃查；
3) 用大角度斜探頭對待檢測工件內的裂紋進行檢測，並對分層和夾 渣進行覆核；
4) 將被檢工件的待檢測工件的反射波高與同聲程的對比試塊的反射 波高相比較，對反射波高達到缺陷設定值的反射波記錄為缺陷信號；
5) 對反射波波高達到步驟4)記錄的缺陷信號的工件予以判廢。 由於4mm—5mm板材的探傷區處在近場區範圍，缺陷往往得不到真實
反映，缺陷也不能簡單地根據其反射波高來評定，必須用缺陷的反射波 高與同聲程的對比試塊的平底孔反射波高相比較。而4mm-5mm厚度板材 在變形鋁合金超聲波探傷標準中沒有規定，也沒有相應的對比試塊可供 選用。使用本發明的超聲波探傷方法對4mm-5mm厚度的變形鋁合金板材 探傷時，需要一種根據變形鋁合金板缺陷的特點製作相應的人工缺陷的 對比試塊來調節探傷靈敏度，該對比試塊52由厚度為4. 5mm的鋁合金薄 板上設置有至少一個平底孔54和一個矩形槽56構成，該平底孔54直徑 02，埋藏深度2. 25mm，該矩形槽56位於薄板上下表面，寬l腿，長10ram， 深度為1.2mm。靈敏度是表示儀器與探頭匹配時能夠發現最小缺陷的能 力。靈敏度高意味著在一定聲程範圍內能探測出較小的缺陷，但靈敏度 過高會使儀器的噪聲增大，同時許多允許存在的小缺陷被檢出，增加了 判傷的工作量，影響探傷進度。使用本實施例中的對比試塊來調整探頭 靈敏度包括如下步驟a)調整好探頭與對比試塊之間的間隙；b)打開 耦合介質，使得探頭與工件之間良好的耦合；c)將探頭對準對比試塊的 平底孔，根據探頭底波位置和缺陷波位置調整好閘門位置及寬度和衰減 器的讀數，當平底孔反射波的最大波高達到預設的報警閘門時剛好報警， 這時探頭的靈敏度就調好了。
本發明對6mm以下厚度範圍的板材，尤其是對4mm-5mm變形鋁合金 薄板的分層、夾渣、裂紋等缺陷，提供了一種利用TR雙晶組合探頭進行 縱波超聲波掃査發現板內的分層和夾渣等缺陷，並利用大角度斜探頭對
板內的裂紋進行檢測，並對分層和夾渣進行覆核的超聲波探傷裝置，以 及使用該超聲波探傷裝置進行探傷的方法，同時還提供了進行靈敏度調 試的對比試塊；掃査覆蓋率可靠，效率明顯提高，能有效防止不合格原 材料進入產品製造工序，從而影響產品的質量和最終使用性能，同時還 具有結構簡單、工藝穩定、生產效率高以及綜合製造成本低的特點。
權利要求
1. 一種超聲波探傷裝置，包括自動掃查裝置以及安裝在所述自動掃查裝置的探頭裝置，其特徵在於所述探頭裝置包括TR雙晶組合探頭和大角度斜探頭，所述自動掃查裝置包括工件放置臺，位於所述工件放置臺上方的龍門架，平行於所述龍門架橫梁設置的至少兩根安裝架，可軸向移動套接在所述安裝架上的至少一個探頭起落架，所述探頭裝置安裝在所述探頭起落架上靠近所述工件放置臺的一端，所述工件放置臺為旋轉工作檯。
2. 根據權利要求1所述的超聲波探傷裝置，其特徵在於所述TR雙 晶組合探頭和大角度斜探頭分別安裝在兩個所述探頭起落架上。
3. 根據權利要求1所述的超聲波探傷裝置，其特徵在於其中一根 所述安裝架為可旋轉的螺杆，所述探頭起落架與所述螺杆螺紋連接，所 述螺杆旋轉可驅動所述探頭起落架軸向平移。
4. 根據權利要求3所述的超聲波探傷裝置，其特徵在於所述螺杆 由伺服電機驅動旋轉。
5. 根據權利要求1所述的超聲波探傷裝置，其特徵在於其中一根 所述安裝架設置有限位開關。
6. 根據權利要求1所述的超聲波探傷裝置，其特徵在於所述旋轉 工作檯由伺服電機驅動旋轉。
7. —種使用權利要求1所述超聲波探傷裝置的超聲波探傷方法，其 特徵在於包括下述步驟，1) 使用對比試塊調整所述探頭的靈敏度；2) 用TR雙晶組合探頭對待檢測工件進行縱波超聲波掃査用於發現板 內的分層和夾渣等缺陷，此時工件原地旋轉、探頭直線前進，探頭在工 件上做螺旋掃査；3) 用大角度斜探頭對待檢測工件內的裂紋進行檢測，並對分層和夾 渣進行覆核；4) 將被檢工件的待檢測工件的反射波高與同聲程的對比試塊的反射 波高相比較，對反射波高達到缺陷設定值的反射波記錄為缺陷信號；5) 對反射波波高達到步驟4)記錄的缺陷信號的工件予以判廢。
8. 根據權利要求7所述的超聲波探傷方法，其特徵在於所述待檢 測工件為壁厚4mm-5mm的變形鋁合金薄板。
9. 根據權利要求7所述的超聲波探傷方法，其特徵在於步驟1使 用的對比試塊是由厚度為4.5腿的鋁合金薄板上設置有至少一個平底孔 和一個矩形槽構成，所述平底孔直徑02，埋藏深度2. 25mm，所述矩形槽 位於板材上下表面，寬lmm，長10ram，深度為1. 2mm。
10. 根據權利要求9所述的超聲波探傷方法，其特徵在於步驟l中 使用對比試塊調整所述探頭的靈敏度包括下述步驟a)調整好探頭與對 比試塊之間的間隙；b)打開耦合介質，使得探頭與工件之間良好的耦合； c)將探頭對準對比試塊的平底孔，根據探頭底波位置和缺陷波位置調整 好閘門位置及寬度和衰減器的讀數，當平底孔反射波的最大波高達到預 設的報警閘門時報警。
全文摘要
本發明揭示了一種利用TR雙晶組合探頭進行縱波超聲波掃查發現板內的分層和夾渣等缺陷，並利用大角度斜探頭對板內的裂紋進行檢測，並對分層和夾渣進行覆核的超聲波探傷裝置，以及使用該超聲波探傷裝置進行探傷的方法，同時還提供了進行靈敏度調試的對比試塊；本發明的超聲波探傷裝置及其探傷方法能有效防止不合格原材料進入產品製造工序，從而影響產品的質量和最終使用性能，同時還具有結構簡單、工藝穩定、生產效率高以及綜合製造成本低的特點。
文檔編號G01N29/275GK101382523SQ20081015623
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月25日 優先權日2008年9月25日
發明者武孟獻, 王進軍, 寬 米 申請人:中材科技(蘇州)有限公司