超声波检测是一种广泛应用在工业领域中的无损检测技术,主要用来检查材料内部的缺陷,如裂纹、夹杂、气孔等。本教程详细介绍了超声波检测的基础知识,包括超声波的发生、种类、声速、探伤原理、试块以及检测工艺要点。
1. 超声波的发生及其性质
超声波是由压电换能器产生的,通常采用单晶片设计,既可以发射超声波,也能接收回波。超声波探伤中,直探头用于产生纵波,斜探头则用于产生横波。超声波具备声波的基本特性,如波长、频率和传播速度。
2. 声速与波长
声速取决于介质的弹性系数、密度以及波的种类,与频率和晶片无关。例如,空气中的声速约为340米/秒,而在水中则是1500米/秒。横波的声速通常约为纵波的一半,表面波的速度又略低于横波。波长由声速(C)、频率(f)和介质的密度(ρ)关系决定:C = λf。
3. 超声波探伤原理
超声波检测主要方法是脉冲反射法,分为垂直探伤和斜射探伤。垂直探伤使用纵波,斜入射探伤多用横波。这种方法通过接收从工件内部缺陷反射回来的超声波信号来判断缺陷的存在和大小。
4. 试块
试块在超声波检测中起着关键作用,包括确定探伤方法、设置探伤灵敏度、校验仪器和探头性能等。试块分为调节仪器试块、纵波探伤试块和横波探伤试块。
5. 超声波检测工艺要点
检测过程涉及多个步骤,包括选择合适的探伤时机和方法,选择仪器,确定探伤方向和扫查面,选择频率和晶片参数,处理探伤面,选择耦合剂和耦合方法,设定探伤灵敏度,进行粗探伤和精探伤,并最终编写检验报告。
6. 超声波检测的特点
超声波检测对面积型缺陷检测效果较好,但对体积型缺陷的检测能力较弱。它适用于较厚工件,不适用于薄工件。检测成本低、速度快,设备便携,但缺乏直观的缺陷图像,定性和定量精度有限。检测结果无直接记录,对工件材质、晶粒度有一定要求,且不规则形状和表面条件可能影响检测效果。
总结起来,超声波检测是一种技术性强、应用广泛的无损检测方法,需要对超声波物理特性和检测技术有深入理解,以便在实际操作中做出准确判断和有效分析。了解这些基本概念和原理对于理解和实践超声波检测至关重要。