專利名稱：：鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋁合金厚壁管縮尾的檢測方法。
背景技術：
：鋁合金厚壁管是用于航空、航天領域的重要材料，管壁內如有縮尾殘留，將在模鍛、機加過程中產生夾雜、裂紋缺陷，導致產品報廢。目前對鋁合金厚壁管縮尾仍然采用金相(低倍)的方法進行比例抽樣檢驗，這使得未被抽取的管材可能仍然有縮尾殘留，給產品生產存留重大隱患。采用科學的超聲波方法對其進行檢測，可有效的保證軍工產品質量。
發明內容本發明解決了現有采用金相的抽檢的方式對鋁合金厚壁管材的縮尾殘留進行檢測存在的檢測不徹底的問題。鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法的具體步驟為-步驟一根據厚壁管縮尾的特點，選取超聲波檢測儀及配套的縱波直探頭和短前沿橫波斜探頭；步驟二對比試樣管的選擇與制？L:切取兩段長為60mm、壁厚為30mm、外徑為Ol50mm的無缺陷鋁合金厚壁管試樣管，根據厚壁管縮尾形態及深度分布特點，鉆制深度在225mm之間的不同深度的①0.4mm平底孔和①0.4X6mm短橫孑L;步驟三制作及調試橫波斜探頭；將橫波斜探頭與工件的接觸面，磨制成與管材曲率相同的弧面，以達到良好的耦合性，確保聲波能量傳播至工件中；步驟四調試縱波直探頭和橫波斜探頭利用對比試樣管上不同深度的①0.4mm平底孔和①0.4X6mm短橫L，分別對選出的縱波直探頭和橫波斜探頭進行綜合檢測性能對比；步驟五超聲波檢測儀與探頭組合調試采用超聲波探頭檢測對比試樣管上視覺分辨微弱處，使縮尾缺陷回波幅值達到80%，并記錄增益dB值，與①0.4mm人工孔進行當量值對比，確定自然縮尾缺陷的當量及檢測靈敏度；步驟六在對比試樣管上，將超聲波探頭檢測①0.4mm平底孔和O0.4X6mm短橫孔回波幅值調整致滿幅80%作為檢測靈敏度；采用掃查速度為《100mm/s，掃描速度為深度2:1，抑制20%;使①0.4mm平底孔和①0.4X6mm短橫孔能被有效檢出；步驟七用兩個探頭同時對待檢測的鋁合金厚壁管材的尾端進行超聲波檢測，以任意一個超聲波探頭的回波幅值為滿幅的80%處為起點向管尾部移動探頭，直到波幅《1%時停止移動探頭，以此即為縮尾末端，以此處為分界線向超聲波探頭移動的反方向切取一段長20mm管件，即切除管尾部的縮尾。由于厚壁管材縮尾與基體結合較緊密，檢測面又是曲率較大的圓弧面，采用超聲波進行檢測在國內一直是難以解決的問題，本發明檢測方法突破了這一難關，能夠準確有效的檢出厚壁管縮尾。本發明檢測方法填補了厚壁管縮尾超聲波檢測的空白，使超聲波檢測方法得到了進一步發展和提高，與金相(底倍)方法相比，大大提高了檢測準確率和檢測效率，徹底消除了抽樣檢驗經常造成縮尾殘留的現象，保證了產品的質量。本發明檢測方法，填補了鋁合金厚壁管縮尾采用超聲波檢測的空白，是超聲波檢測技術'得到了創新和發展。與金相(低倍)檢測方法相比，大大提高了準確率和檢測效率，為軍工產品質量提供了可靠保障。本發明的方法尤其適用于2XXX系列的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測。所述2XXX系列是指采用國際通用標準表示鋁合金材料所屬的合金系類。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式所述的一種鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法的具體步驟為步驟一根據厚壁管縮尾的特點，選取超聲波檢測儀及配套的縱波直探頭和短前沿橫波斜探頭；步驟二對比試樣管的選擇與制孔切取兩段長為60mm、壁厚為30mm、外徑為①150mm的無缺陷鋁合金厚壁管試樣管，根據厚壁管縮尾形態及深度分布特點，鉆制深度在2~25mm之間的不同深度的00.4mm平底孔和O0.4X6mm短橫孑L;步驟三制作及調試橫波斜探頭；將橫波斜探頭與工件的接觸面，磨制成與管材曲率相同的弧面，以達到良好的耦合性，確保聲波能量傳播至工件中；步驟四調試縱波直探頭和橫波斜探頭利用對比試樣管上不同深度的①0.4mm平底孔和O0.4X6mm短橫？L，分別對選出的縱波直探頭和橫波斜探頭進行綜合檢測性能對比；步驟五超聲波檢測儀與探頭組合調試采用超聲波探頭檢測對比試樣管上視覺分辨微弱處，使縮尾缺陷回波幅值達到80%，并記錄增益dB值，與O0.4mm人工孔進行當量值對比，確定自然縮尾缺陷的當量及檢測靈敏度；步驟六在對比試樣管上，將超聲波探頭檢測①0.4mm平底孔和O0.4X6mm短橫孔回波幅值調整致滿幅80%作為檢測靈敏度；采用掃查速度為《100mm/s，掃描速度為深度2:1，抑制20%;使①0.4mm平底孔和O0.4X6mm短橫孔能被有效檢出；步驟七用兩個探頭同時對待檢測的鋁合金厚壁管材的尾端進行超聲波檢測，以任意一個超聲波探頭的回波幅值為滿幅的80%處為起點向管尾部移動探頭，直到波幅《1%時停止移動探頭，以此即為縮尾末端，以此處為分界線向超聲波探頭移動的反方向切取一段長20mm管件，即切除管尾部的縮尾。本實施方式中的步驟六中所述的掃描速度為深度2:1中，所述掃描速度是指用熒光屏上所示刻度(橫坐標——時間)表示聲波轉播的距離(聲程)。所述深度2:1是指用熒光屏上的刻度兩小格(2mm)表示反射體距檢測面的垂直深度距離lmm。經金相(底倍)檢驗，可以確定本實施方式所切除的部位為縮尾部分，切除準確率高。本實施方式中，步驟一所述超聲波探測儀選用MS-340X型。步驟一中所述的縱波直探頭、橫波斜探頭與超聲波探測儀的綜合性能指標為參見表l。本實施方式所述的縱波直探頭選采用10P10X5Z型，它具有髙頻率、窄脈沖、高分辨率的特點。本實施方式所述的橫波斜探頭選用5P13X13K1型，它具有高頻率、短前沿、高分辨率的特點，這兩種探頭的檢測靈敏度、分辨率、信噪比、盲區和耦合效果等各項性能指標都優于其他類型和其他規格的探頭。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在步驟二中所述的對比試樣管的表面應符合GJB1580—1993標準中規定的AA級要求，其表面狀態優于Ra3.2pm。在步驟三中，是將橫波斜探頭與工件的接觸面，磨制成與被檢測管材的表面曲率相同的弧面，目的是使超聲波達到良好的耦合性，確保聲波能量傳播至工件中。在步驟七中所述待檢測的鋁合金厚壁管材的壁厚為15mm至30mm。對現有厚壁管縮尾試樣進行金相檢驗分析，獲知厚壁管縮尾的性質為夾雜類缺陷，形態環狀或月牙狀，且與管材圓弧面近似平行，從管材尾端開始向頭端延伸，深度由靠近外管壁區域向逐漸趨于壁厚中間區域發展，深度范圍是3mm至15mm之間o下面舉例說明對超聲波檢測儀及所使用的縱波直探頭和橫波斜探頭的選擇過程-.根據厚壁管縮尾的質密性、形態及深度分布特點，選出四種縱波直探頭和四種短前沿橫波斜探頭用于厚壁管縮尾檢測試驗，所述四種縱波直探頭的型號分別為5P8Z、5P10Z、10P8Z和10P10X5Z，所述四種短前沿橫波斜探頭的型號分別為2.5P13X13K1、2.5P13X13K2、5P13X13K1禾卩5P13X13K2。采用HC-L-068(01.2mm平底孔)標準對比試塊和CSK-IIIA(01X6mm短橫孔)標準對比試塊，分別對選取的選縱波直探頭及短前沿橫波斜探頭的性能指標進行測試，獲得的性能指標參數見表2和表3。通過測試結果，選出兩種縱波直探頭和兩種橫波斜探頭，所述兩種縱波直探頭的型號分別為10P8Z和10P10X5Z，所述兩種橫波斜探頭的型號分別為5P13X13K1禾口5P13X13K2。表2縱波探頭(①1.2mm平底孔)主要性能指標參數<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>切取兩段長60mm;壁厚30mm;外徑O150mm(無缺陷)的鋁合金厚壁管樣管，根據厚壁管縮尾形態及深度分布特點，按照AA級標準要求，分別鉆制深度在2mm至25mm之間的O0.4mm平底孔和①0.4X6mm短橫孔，通過采用超聲波探測器對上述孔的檢測結果確定厚壁管縮尾的當量。將選取的兩種橫波斜探頭與工件的接觸面磨制成與管材曲率相同的弧面，以達到良好的耦合性，確保聲波能量傳播致工件中。分別用選取的兩種縱波探頭和兩種橫波探頭對鋁合金厚壁管試樣上不同深度的O0.4mm平底孔和O0.4X6mm短橫孔進行檢測，進而獲得所述兩種縱波探頭和兩種橫波探頭的性能參數，參見表4、表5。表4縱波探頭(①0.4mm平底孔)綜合性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>通過試驗對比最終選定10P10X5Z縱波探頭、5P13X13K1橫波探頭為本實施方式檢測使用探頭。對厚壁管縮尾試樣上(IO放大條件下)視覺分辨微弱處進行超聲波檢測，使縮尾缺陷回波幅值達到滿幅的80%，并記錄增益dB值，與O0.4mm人工孔進行當量值對比，以此確定自然縮尾缺陷的當量及檢測靈敏度。檢測對比結果見表6。表6自然縮尾缺陷與O0.4mm人工孔檢測結果對比<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>結果表明，視覺分辨微弱處自然縮尾缺陷當量值為平底孔00.4mm+3dB、約O0.5mm;短橫孔O0.4X6mm+2dB、約O0.6X6mm。在鋁合金厚壁管人工孔試樣上，將①0.4mm平底孔和①0.4X6mm短橫孔回波幅值調整致滿幅的80%作為檢測靈敏度；掃查速度《100mm/s;掃描速度為深度2:1;抑制20%;耦合介質30-40#機油。在上述條件下對2XXX鋁合金厚壁管材產品尾端進行超聲波檢測，以自然縮尾缺陷回波幅值致滿幅的80%處為中心，切取一段長20mm的試樣。由此繼續前移探頭，直致波幅《滿幅的1%，以此處為分界線向前端切取一段長20mm的試樣(無縮尾區)，經金相(底倍)檢驗確定縮尾檢出的準確性及邊界位置與縮尾回波幅值《滿幅的1%處的距離，以準確將縮尾切除。權利要求1、鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于它的具體步驟為步驟一根據厚壁管縮尾的特點，選取超聲波檢測儀及配套的縱波直探頭和短前沿橫波斜探頭；步驟二對比試樣管的選擇與制孔切取兩段長為60mm、壁厚為30mm、外徑為Φ150mm的無缺陷鋁合金厚壁管試樣管，根據厚壁管縮尾形態及深度分布特點，鉆制深度在2～25mm之間的不同深度的Φ0.4mm平底孔和Φ0.4×6mm短橫孔；步驟三制作及調試橫波斜探頭；將橫波斜探頭與工件的接觸面，磨制成與管材曲率相同的弧面，以達到良好的耦合性，確保聲波能量傳播至工件中；步驟四調試縱波直探頭和橫波斜探頭利用對比試樣管上不同深度的Φ0.4mm平底孔和Φ0.4×6mm短橫孔，分別對選出的縱波直探頭和橫波斜探頭進行綜合檢測性能對比；步驟五超聲波檢測儀與探頭組合調試采用超聲波探頭檢測對比試樣管上視覺分辨微弱處，使縮尾缺陷回波幅值達到80％，并記錄增益dB值，與Φ0.4mm人工孔進行當量值對比，確定自然縮尾缺陷的當量及檢測靈敏度；步驟六在對比試樣管上，將超聲波探頭檢測Φ0.4mm平底孔和Φ0.4×6mm短橫孔回波幅值調整致滿幅80％作為檢測靈敏度；采用掃查速度為≤100mm/s，掃描速度為深度2∶1，抑制20％；使Φ0.4mm平底孔和Φ0.4×6mm短橫孔能被有效檢出；步驟七用兩個探頭同時對待檢測的鋁合金厚壁管材的尾端進行超聲波檢測，以任意一個超聲波探頭的回波幅值為滿幅的80％處為起點向管尾部移動探頭，直到波幅≤1％時停止移動探頭，以此即為縮尾末端，以此處為分界線向超聲波探頭移動的反方向切取一段長20mm管件，即切除管尾部的縮尾。2、根據權利要求1所述的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于步驟一所述超聲波探測儀的型號是MS-340X型。3、根據權利要求1所述的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于步驟一中所述的縱波直探頭、橫波斜探頭與超聲波探測儀的綜合性能指標為<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>4、根據權利要求1所述的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于所述縱波直探頭是10P10X5Z型。5、根據權利要求1所述的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于所述橫波斜探頭是5P13X13K1型。6、根據權利要求1所述的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于步驟二中所述的對比試樣管的表面應符合GJB1580—1993標準中規定的AA級要求，其表面狀態優于Ra3.2pm。7、根據權利要求1所述的鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，其特征在于步驟七中所述待檢測的鋁合金厚壁管材的壁厚在15mm至30mm。全文摘要鋁合金厚壁管縮尾超聲波檢測方法，涉及一種鋁合金厚壁管縮尾的檢測方法。它解決了現有采用金相的抽檢的方式對鋁合金厚壁管材的縮尾殘留進行檢測存在的檢測不徹底的問題。它的方法為選擇超聲波探測儀及與其配套的縱波直探頭和橫波斜探頭；將橫波斜探頭與工件的接觸面磨制成與管材曲率相同的弧面，超聲波檢測儀與探頭組合調試，然后用兩個探頭同時對待檢測的鋁合金厚壁管材的尾端進行超聲波檢測，以超聲波探頭的回波幅值為滿幅的80％處為起點向管尾部移動探頭，直到波幅≤1％時停止移動探頭，以此處為分界線向超聲波探頭移動的反方向切取一段長20mm管件。本發明的可以實現產品的100％檢測，避免了縮尾殘留漏檢及多切成品浪費現象的發生，確保產品質量。文檔編號G01N29/04GK101446570SQ20081020986公開日2009年6月3日申請日期2008年12月31日優先權日2008年12月31日發明者劉科研,利張,楊偉剛,楊建偉,輝程申請人:東北輕合金有限責任公司