[发明专利]一种铝合金预拉伸板的水浸式相控阵超声波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金检测技术领域，尤其是一种铝合金预拉伸板的水浸式相控阵超声波检测方法。

背景技术

航空航天工业需要大量的铝合金预拉伸板制造各种航空零部件。随着国防及航空科技的高速发展，对其内部质量检测的要求日趋严格。我国生产的铝合金预拉伸板内部质量控制是采用超声波接触无损检测，但超声波接触法探伤的缺点是工作效率低，探伤人员劳动强度大，由于人的因素使探头与板材的耦合压力有很大差异，对不连续性评定差生误差，在大批量探伤检测中，声束覆盖率达不到探伤标准要求，使检测结果的准确性产生误差。目前，已经有研究人员对铝合金预拉伸板的检测方法进行了研究和改进。

如中国专利201410219162.4公开了一种超声波水浸自动探伤铝合金预拉伸板的检测方法，使用高频率水浸点聚焦探头对6-15mm的铝合金预拉伸板进行超声波检测；使用漆刷式探头对板材厚度大于15mm的板材进行超声波检测。该方法使用高频率水浸点聚焦探头减小盲区，实现薄板的超声波检测，使用漆刷式探头对厚板检测以提高检测效率。但该方法在检测不同厚度的铝合金预拉伸板时需要更换探头并调用特定检测工艺，十分不方便。另外，点聚焦探头的有效声束直径小，扫描步进小，导致检测效率也不高。除此，该技术为了保证超声波探头的有效性，每个探头每年还需要进行至少一次校准，耗费大量资金和时间。

又如中国专利201210224347.5公开了一种钢板断续夹层超声相控阵监测方法，在被检测钢板上设置网格，然后使用相控阵超声波仪器对网格进行逐个扫描，适用于在役钢板的超声波检测。但在作为机加工原料的铝合金预拉伸板的批量生产中，该方法的机械自动化检测效率比较低。因为该方法需在检测前安装网格，从而将被检测钢板划分成多个小区域然后逐个进行扫描。

此外，现有的技术中还有使用接触式的小盲区、高分辨力、大角度TR双晶组合纵波探头，通过设计TR探头并在TR探头前端加装延迟块，可以在一定程度上缩短工件中近场区长度并减小了探伤盲区，从而使适用的铝合金预拉伸板探伤最小厚度达到6mm。但该方法仅适用于人工手动超声波探伤，受检测人员注意力集中程度和熟练程度影响大。

发明内容

本发明的发明目的在于：解决水浸式自动化超声波检测的检测效率和表面分辨率瓶颈问题，提供一种高效、可靠、工作程序简易的铝合金预拉伸板水浸式自动化相控阵超声波检测方法，为铝合金预拉伸板的质量保证提供了一种高效率、高重复性、高再现性的无损检测手段。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铝合金预拉伸板的水浸式相控阵超声波检测方法，包括以下步骤：

(1)选择相控阵超声波检测仪，准备成套的符合客户验收标准的平底孔试块，选取厚度为6mm-150mm的铝合金预拉伸板作为待检测板材，将板材放置在相控阵超声波检测仪的升降台上，随升降台浸入水槽内的水中；

(2)根据被检测板材的厚度进行以下操作：a.调用符合客户验收标准的距离-波幅曲线；b.选用频率5-15MHz的线性相控阵超声波探头；c.设置高、低通滤波；d.选择虚拟探头激发的晶片数；e.选择虚拟探头的激发模式；

(3)使用平底孔试块的上表面对相控阵超声波探头的晶片进行校准和增益补偿；

(4)使用平底孔试块进行距离-波幅曲线校准；

(5)根据板材规格设定扫描范围，使用小于300mm/s的速度进行超声波扫描，扫描步进需保证超声波有效声束覆盖50％以上，水温保持在7℃-37℃；

(6)对可疑区域进行评估，标记缺陷，并根据评估结果出具报告；

(7)控制升降台将板材提升到水面以上，并对板材进行干燥。

本发明中，步骤(2)中线性相控阵超声波探头的晶片数为64-256个。晶片宽度为0.6mm、晶片间距为0.1mm、晶片高度为10mm。

高低通滤波的应用主要在于超厚板探伤。超厚板的检测难点在于检测的噪音信号比薄板的强。噪音信号容易造成误判。必须通过适当地设置高低通滤波才能提高超声波检测的有效性。在本发明步骤(2)中，高通滤波设置是以相控阵超声波探头中心频率为基准，降低1.0MHz-2.5MHz；低通滤波设置以相控阵超声波探头中心频率为基准，提高1.0MHz-5.0MHz。当检测厚度大于100mm的板材时，高通滤波与探头中心频率的差值设为1.5-2.5MHz；低通滤波与探头中心频率的差值设2.5-5.0MHz；当检测厚度大于150mm的板材时，高通滤波设为8.5MHz,低通滤波设为12.5MHz。