[发明专利]“桶”形金属构件R角过渡区域的缺陷无损检测方法

说明书

本发明涉及金属构件中几何形状复杂区域的无损检测领域，提供一种基于超声波探伤原理，通过建立不同覆盖区域的特制超声波探头组及检测工艺进行用于R角过渡区域的缺陷检测方法，具体步骤为：1)、将“桶”形金属构件沿轴线方向平置于可旋转的工作台架上；2)、在R角过渡区域涂抹耦合液；3)、将检测探头置于构件R角过渡区域的外圆柱表面上，保证探头前沿端面与检测基准的相对距离，并保证探头有机玻璃面充分与构件外圆柱表面接触；4)、将构件均匀旋转一周，保持探头前沿端面与检测基准的相对距离，同时观察超声波探伤仪闸门内的缺陷回波信号；5)、如果存在某一缺陷回波超出报警闸门，就可判定被检测构件R角区域存在缺陷。

技术领域

本发明涉及金属构件中几何形状复杂区域的无损检测领域，具体是一种基于超声波探伤原理，通过建立不同覆盖区域的特制超声波探头组及检测工艺进行用于R角过渡区域的缺陷检测。

背景技术

金属压力加工行业涉及大量空腔式并且一端带底的“桶”形构件，由于金属的塑性成形过程，在构件内部存在宏观缺陷，影响构件的强度。缺陷类型一般为内裂纹、分层和夹杂，主要分布于内壁与底面的R角过渡区域。对金属构件缺陷的无损检测技术途径主要有涡流检测、磁粉检测、射线检测和超声波检测。磁粉检测能够直观显示缺陷形状和位置等信息，但它只能够检测构件的表面裂纹，内部缺陷是无法检测出来，并对不宜观察的区域无法检测；涡流检测对受检构件表面状况要求较高，不能检测内部缺陷；射线检测可以实现构件内部缺陷的检测，但是对放射源无法置入的“桶”形构件只能采用外部照射的双壁投影，无法区分缺陷分布确切位置，对R角区域检测难度极大，另外辐射效应对人体有害，而且检验成本高，操作不便。与上述无损检测方法相比，超声波检测方法，具有指向性好、灵敏度高、性能稳定的优点，并对复杂区域检测时，只需保证良好的入射方式，便可以实现良好的检测。但目前在“桶”形构件(尤其是R角过渡区域)的缺陷的超声检测方面还没有可行的检测方法和检测标准。

为了解决“桶”形金属构件R角过渡区域的缺陷无损检测问题，根据缺陷对超声波传播的响应规律来检测材料内部的宏观缺陷。为实现全覆盖检测，将R角区域划分为三个不同的待检区域，即22.5°区域、45°区域及67.5°区域。针对R角区域内不同部位的缺陷检测需求采用不同入射角度的超声波探头进行检测。首先，由于R角区域表面曲率的存在及超声波扩散效应影响，超声波在构件中会产生散射、反射、折射等相当复杂的传播，因此需要使超声波入射时主声束符合几何声学的规律，保证缺陷有足够的反射面。第二，随着入射角度不同，超声波将伴随着波形转换效应，因此要求超声探头设计(双晶探头)时，需对发射和接收晶片有所区分。另外从“桶”壁外圆柱面入射时，R角不同区域缺陷的检测深度有所不同，需要在特制探头设计时对探头有机玻璃块特殊设计，保证有足够的检测灵敏度。最后，在检测时，需要对特制探头的使用设定一套检测方法，尤其对探头放置位置有严格要求。

发明内容

为了解决现有超声无损检测方法对“桶”形金属构件R角过渡区域缺陷检测效果不理想的问题，本发明提出了一种基于超声波检测原理，通过建立不同覆盖区域的特制超声波探头组及检测工艺检测R角过渡区域缺陷的方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于不同覆盖区域的特制超声波探头组的缺陷无损检测方法，包括以下步骤：

步骤1)、将“桶”形金属构件沿轴线方向平置于可旋转的工作台架上；

步骤2)、在经过清洁处理之后的“桶”形金属构件R角过渡区域均匀涂抹耦合液；

步骤3)、将用于检测不同R角过渡区域的探头置于构件R角过渡区域的外圆柱表面及底面上，保证探头前沿端面与检测基准的相对距离，并保证探头有机玻璃面充分与构件外圆柱表面接触(探头有机玻璃面应充分与构件外圆柱面接触，将不同双晶超声波探头前的有机玻璃楔块进行准确研磨，以吻合被检“桶”形金属构件外圆柱表面轮廓)；