超聲波探傷在鍛件和鑄件中的應用技巧

鑄件超聲波探傷

由於鑄件晶粒粗大、透聲性差、信噪比低，缺陷難以檢測。 它利用具有高頻聲能的聲束在鑄件內部傳播，當遇到內表面或缺陷時，反射並發現缺陷。

反射聲能的大小是內表面或缺陷的方向性和性質以及該反射器的聲阻抗的函數。 因此，可以利用內表面反射的各種缺陷或聲能來檢測缺陷的位置、壁厚或表面。

下一個缺陷的深度。 超聲波檢測是一種廣泛使用的無損檢測方法。 其主要優點是：檢測靈敏度高，可以檢測到細小的裂紋； 穿透力大，可檢測厚截面鑄件。 其主要局限是：難以解釋輪廓尺寸複雜、方向性差的斷線缺陷的反射波形； 對於不良的內部結構，如晶粒尺寸、結構、孔隙率、夾雜物含量或細分散的沉澱物等，也會阻礙對波形的解釋； 此外，測試時應參考標準試塊。

鍛件超聲波探傷

(1)鍛造加工及常見缺陷

鍛件是通過鍛造和壓制熱鋼錠而形成的。 鍛造過程包括加熱、變形和冷卻。 鍛造缺陷可分為鑄造缺陷、鍛造缺陷和熱處理缺陷。 鑄造缺陷主要有：殘餘縮孔、鬆動、夾雜物、裂紋等。鍛造缺陷主要有：折疊、白點、裂紋等，熱處理缺陷主要是裂紋。

縮孔殘渣是鍛造時切削頭不足時鑄錠內的殘餘縮孔，多見於鍛件末端。

氣孔是鋼錠凝固和收縮過程中形成的緻密性不足和空腔。 鍛造時因鍛比不足而未充分熔合，主要存在於鋼錠的中心和頭部。

夾雜物包括內部夾雜物、外來非金屬夾雜物和金屬夾雜物。 內部夾雜物主要集中在鑄錠的中心和頭部。

裂紋包括鑄造裂紋、鍛造裂紋和熱處理裂紋。 奧氏體鋼軸晶間裂紋是鑄造引起的裂紋。 鍛造和熱處理不當會在鍛件表面或芯部形成裂紋。

白點是鍛件氫含量高，鍛後冷卻過快，鋼中溶解的氫來不及逸出，造成應力過大而開裂。 白點主要集中在鍛件大截面的中心。 白點總是成群出現在鋼中。

(2)探傷方法概述

根據檢驗時間的分類，鍛件檢驗可分為原材料檢驗和製造過程檢驗、產品檢驗和在役檢驗。

製造過程中原材料探傷和探傷的目的是儘早發現缺陷，以便及時採取措施，避免缺陷的發展和擴大，造成報廢。 產品檢驗的目的是保證產品質量。 在役檢查的目的是監測運行後可能出現或發展的缺陷，主要是疲勞裂紋。

1、軸類鍛件的探傷

軸類鍛件的鍛造工藝主要以加長為主，因此大部分缺陷的取向與軸線平行，此類缺陷的檢測最好從徑向用縱波直探頭。 考慮到缺陷會有其他分佈和方向，軸類鍛件的探傷還應輔以直探頭軸向檢測和斜探頭圓周檢測和軸向檢測。

2、餅碗鍛件的探傷

餅、碗鍛件的鍛造工藝以鐓粗為主，缺陷分佈主要平行於端面。 因此，用直探頭檢測端面缺陷是檢測缺陷的最佳方法。

3、管鍛件的探傷

筒體鍛件的鍛造工藝是先鐓粗，再沖壓，再軋製。 因此，缺陷的取向比軸鍛件和餅鍛件的缺陷取向更為複雜。 但是，由於質量最差的鑄錠中心部分在沖壓時已被去除，因此圓柱形鍛件的質量一般較好。 缺陷的主要取向仍然平行於圓柱體的外表面，因此圓柱鍛件的檢測仍然以直探頭外圓柱表面的檢測為基礎，但對於壁厚較厚的圓柱鍛件，必須使用斜探頭進行檢測。

(3)檢測條件的選擇

探頭選擇

在鍛件的超聲波檢測中，主要使用縱波直探頭。 芯片尺寸為Φ14～Φ28mm，常用Φ20mm。 對於較小的鍛件，考慮到近場面積和耦合損耗的原因，一般使用小芯片探頭。 有時為了檢測與檢測面呈一定角度傾斜的缺陷，也可採用具有一定K值的斜探頭進行檢測。 對於短距離缺陷，由於直探頭的盲區和近場區的影響，常採用雙晶直探頭進行檢測。

鍛件的晶粒一般較細，因此可以選擇較高的探傷頻率，通常為2.5~5.0MHz。 對於少數晶粒粗大、衰減嚴重的鍛件，為避免“森林迴聲”，提高信噪比，應選擇較低的頻率，一般為1.0-2.5MHz。

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