金屬材料超聲無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

王媛

摘? 要：隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，涌現(xiàn)出大批先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，其中就包括超聲無損檢測(cè)技術(shù)，被科學(xué)運(yùn)用到工業(yè)裝備檢測(cè)中，取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果，主要用于檢測(cè)金屬材料，獲得精準(zhǔn)檢測(cè)結(jié)果的同時(shí)還不會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生任何破壞。本文主要圍繞金屬材料超聲無損檢測(cè)技術(shù)展開研究，先概述超聲無損檢測(cè)概念及現(xiàn)狀，接下來介紹常用的超聲無損檢測(cè)方法，最后研究金屬材料超聲無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，希望為工業(yè)裝備檢測(cè)工作提供一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：金屬材料;超聲無損檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用

作為最常用的制造原料，金屬在工業(yè)領(lǐng)域的重要性不言而喻，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，為此工業(yè)生產(chǎn)中要加強(qiáng)對(duì)金屬材料質(zhì)量的管控，選擇適合的檢測(cè)方式，而超聲無損監(jiān)測(cè)技術(shù)就是一個(gè)很好的選擇，一方面可以檢測(cè)材料內(nèi)部缺陷，另一方面可以檢測(cè)內(nèi)部的微觀部分，快速得到金屬材料的檢測(cè)技術(shù)。近些年，國(guó)家開始重視超聲無損檢測(cè)技術(shù)在金屬材料的應(yīng)用，逐漸加大研發(fā)力度，同時(shí)拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，取得不錯(cuò)的研究成果。

1 超聲無損檢測(cè)概念及研究現(xiàn)狀分析

超聲無損檢測(cè)技術(shù)主要利用超聲波完成檢驗(yàn)工作，可以快速發(fā)展材料或者工件本身存在的缺陷問題，在應(yīng)用該檢測(cè)技術(shù)時(shí)，會(huì)發(fā)射超聲波，投射到檢測(cè)物體上，如果存在缺陷問題，就會(huì)反射超聲波，根據(jù)反射聲訊號(hào)及聲波判斷缺陷情況，同時(shí)還可以考慮到衰減問題。超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，除了檢驗(yàn)金屬材料外，還可以檢驗(yàn)大型鍛件，擁有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、成本低等優(yōu)勢(shì)，配合計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用，可以得到更加直觀可靠的結(jié)果。

我國(guó)也開始逐漸加大研發(fā)力度，推動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)邁向新的階段，出現(xiàn)了很多新型的檢測(cè)儀器，包括信號(hào)處理器、數(shù)字化超聲儀器等，人們也開始意識(shí)到超聲檢測(cè)技術(shù)的重要性，現(xiàn)階段主要用于工件質(zhì)量控制及金屬材料檢測(cè)。

2 超聲無損檢測(cè)方法研究

2.1 連續(xù)波透射法

連續(xù)波投射法需要安置兩個(gè)探頭，分別放置在被測(cè)物體的兩側(cè)上，其中一個(gè)探頭負(fù)責(zé)在檢驗(yàn)中發(fā)射超聲波，發(fā)射時(shí)保證超聲波連續(xù)不斷，另一個(gè)則負(fù)責(zé)接收工作，相互配合完成檢驗(yàn)工作。如果被測(cè)物體沒有任何缺陷問題，完全符合工業(yè)生產(chǎn)需求，就可以接收到較為強(qiáng)烈的超聲波信號(hào)，這也表示被測(cè)物體通過檢測(cè);如果被測(cè)物體存在一些細(xì)小的缺陷問題，少部分超聲波會(huì)發(fā)生反射，導(dǎo)致接收探頭收到的信號(hào)較為委托;如果被測(cè)物品的缺陷較為明顯，截面完全遮擋聲速，這時(shí)候就會(huì)發(fā)生全面反射，接收探頭沒有收到任何信號(hào)，代表物體缺陷較為明顯。

2.2 共振法

共振法主要通過試樣的共振特性，對(duì)構(gòu)件厚度變化和缺陷情況進(jìn)行判斷。利用聲波在被檢測(cè)物體中進(jìn)行傳遞，在試樣厚度和超聲波半波長(zhǎng)之間為整倍數(shù)的時(shí)候，由于反射與入射波的相位相同而出現(xiàn)共振，并產(chǎn)生共振頻率，通過鄰近的兩個(gè)共振頻率的差值對(duì)試件厚度進(jìn)行計(jì)算，如工件厚度或試樣內(nèi)存在的缺陷發(fā)生變化，需要對(duì)試件共振頻率進(jìn)行改變。在求解出共振次數(shù)n與共振頻率f時(shí)，就可以算出工件厚度。因?yàn)槭褂眠@種方式進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確，且所應(yīng)用的設(shè)備也比較簡(jiǎn)便，適合在厚壁測(cè)量中使用。另外，在工件的厚度發(fā)生變化或出現(xiàn)比較大的缺陷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)共振點(diǎn)偏移或共振消失的現(xiàn)象，這種情況適合在板材點(diǎn)焊質(zhì)量、復(fù)合材料的膠合質(zhì)量、板材內(nèi)部夾層、均勻腐蝕量等缺陷的檢測(cè)中使用。

2.3 脈沖反射法

此種方式主要運(yùn)用超聲脈沖波，利用反射機(jī)理在兩種不一樣的介質(zhì)界面上來檢測(cè)工件的缺陷。使用同時(shí)擁有發(fā)射與接收作用的換能器，在熒光屏上將接收的信號(hào)展現(xiàn)出來。若構(gòu)件中沒有缺陷，熒光屏上展示的是底波B和始波T;當(dāng)發(fā)生比聲束截面的缺陷小時(shí)，熒光屏上中展示的是缺陷F，缺陷聲程與F波在時(shí)基軸上的位置有關(guān)，故而能夠?qū)υ嚰腥毕菸恢眠M(jìn)行確定。缺陷的反射方向角和反射面積的大小決定了缺陷當(dāng)量的大小，能夠?qū)θ毕莓?dāng)量大小進(jìn)行評(píng)價(jià);當(dāng)出現(xiàn)大于聲束截面的缺陷時(shí)，反射全部聲能，在熒光屏上將對(duì)大的缺陷波和始波進(jìn)行顯示。

2.4 脈沖透射法

此方法主要在被檢試件兩邊裝有發(fā)射、探收探頭，并使兩個(gè)探頭的聲軸保持在一條直線上，試件與探頭之間耦合良好，按照超聲波穿透試件后的能量浮動(dòng)情況，來評(píng)判試件內(nèi)部質(zhì)量的好壞。試件中不存在缺陷時(shí)，在熒光屏上會(huì)展現(xiàn)具備一定幅度的回波脈沖B和始波T;在試件中出現(xiàn)較小缺陷時(shí)，由于聲波被缺陷擋住，回波信號(hào)幅度降低;當(dāng)試件中發(fā)生了面積比聲束載面的缺陷大時(shí)，熒光屏上失去回波信號(hào)，對(duì)起始脈沖T進(jìn)行顯示。

3 金屬材料超聲無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

3.1 科學(xué)選擇超聲無損檢測(cè)技術(shù)方法

不同金屬材料各方面差異較大，包括尺寸、形狀、內(nèi)部性質(zhì)等，后續(xù)使用可能出現(xiàn)不同的缺陷問題，在正式開始超聲無損檢驗(yàn)之前，要先通過測(cè)試的方式選擇最佳的檢測(cè)方法，在選擇時(shí)，主要從兩大方面入手，一方面要考慮到本次檢測(cè)的金屬材料最可能出現(xiàn)的缺陷問題，另一方面要考慮到檢測(cè)技術(shù)存在的不足之處，是否需要配合使用其他方法，充分考慮上述兩大問題后，才能選擇最適合的一種技術(shù)方法。

3.2 選擇合理的時(shí)間段開展無損檢測(cè)工作

不同金屬材料性能方面存在不小差異，即使材料完全一致，在不同時(shí)間段開展檢測(cè)工作，得到的結(jié)果可能有所不同。為此，在檢驗(yàn)之前，要選擇最佳階段，充分發(fā)揮無損檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，在選擇時(shí)間段時(shí)，通常從金屬性能入手，如果因?yàn)槟承┰蛐枰崆皺z測(cè)，也要選擇最佳檢測(cè)時(shí)機(jī)，這樣才能得到精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。

3.3 升級(jí)超聲無損檢測(cè)方式

在應(yīng)用超聲無損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，還要考慮到時(shí)代的發(fā)展要求，展開合理的升級(jí)改造工作，逐步提升無損檢測(cè)技術(shù)水平?，F(xiàn)階段我國(guó)科技水平飛速提升，推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)也得到改進(jìn)優(yōu)化，超聲無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)結(jié)果越來越精準(zhǔn)，涌現(xiàn)出大量先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，逐漸向著集約化的方向發(fā)展。

3.4 應(yīng)用注意事項(xiàng)

在應(yīng)用超聲無損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，還要注意以下幾方面內(nèi)容：第一，在應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)時(shí)，一定要按照方案要求操作，遵循無損檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，按照一定的順序操作，才能得到精準(zhǔn)有效的檢驗(yàn)結(jié)果。第二，根據(jù)檢驗(yàn)時(shí)間要求確定工業(yè)生產(chǎn)步驟，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。第三，在超聲無損檢驗(yàn)期間，要先精準(zhǔn)定位，將探頭安裝在合理的位置上，才能為后續(xù)無損檢測(cè)奠定良好的基礎(chǔ)。第四，超聲無損檢驗(yàn)期間，要精準(zhǔn)確定反射波幅值，才能提供完整準(zhǔn)確的超聲波。

4 結(jié)束語

綜上，超聲無損檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多，為工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)提供巨大幫助，提高金屬材料利用率，減少不必要的資源消耗，推動(dòng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展。現(xiàn)階段，超聲無損技術(shù)越來越成熟，在電子信息技術(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，提供工業(yè)領(lǐng)域檢驗(yàn)?zāi)芰Γ瑩碛袕V闊的發(fā)展前景。在應(yīng)用無損檢驗(yàn)技術(shù)時(shí)，要注意結(jié)合金屬材料的實(shí)際情況確定檢驗(yàn)方法及最佳檢驗(yàn)時(shí)間段，才能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，得到精準(zhǔn)檢驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用期間還要注意一些注意事項(xiàng)，希望本文為今后超聲無損檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用提供一定的幫助。

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