影响缺陷定位的主要因素

作者: 采声
发布于: 2023-05-29 14:15

       目前A型脉冲反射式超声波检测仪是根据显示屏上缺陷回波的位置和高度来确定被检工件中缺陷的位置和大小,然而影响缺陷回波位置和高度的因素很多。了解这些影响因素,对于提高定位、定量精度是十分有益的。
       仪器的影响
       仪器水平线性:仪器水平线性好坏对缺陷定位有一定的影响。当仪器水平线性不佳时,缺陷定位误差大。
       探头的影响
       1.声束偏离:无论是垂直人射还是倾斜人射检测,都假定声束轴线与探头晶片的几何中心重合,而实际上这两者往往难以重合。当实际声束轴线偏离探头几何中心轴线较大时,缺陷定位精度将会下降。
       2.探头双峰:一般探头发射的声场只有一个主声束,远场区轴线上声压最高。但有些探头性能不佳存在双峰,发现缺陷时无法判断反射回波的正确位置,因此也就难以确定缺陷的实际位置。
       3.斜楔磨损:横波探头在检测过程中,斜楔将会磨损。当操作者用力不均时,探头斜楔前后磨损不同。当斜楔后面磨损较大时,折射角增大,探头K值增大。当斜楔前面磨损较大时,折射角减小,K值也减小。此外,探头磨损还会使探头人射点发生变化,影响缺陷定位。
       4. 探头指向性:探头半扩散角小,指向性好,缺陷定位误差小,反之定位误差大

       工件的影响
       1.工件表面粗糙度:工件表面粗糙,不仅耦合不良,而且由于表面凹凸不平,使声波进人工件的时间产生差异。当凹槽深度为λ/2时,则进入工件的声波相位正好相反,这样就犹如一个正负交替变化的次声源作用在工件上,使进入工件的声波互相干扰形成分叉,如图4-38所示,从而使缺陷定位困难。

图4-38声波互相干扰形成分叉 

       2.工件材质:工件材质对缺陷定位的影响可从声速和内应力两方面来讨论。当工件与试块的声速不同时,就会使探头的K值发生变化。另外,工件内应力较大时,将使声波的传播速度和方向发生变化。当应力方向与波的传播方向一致时,若应力为压缩应力,则应力作用使工件弹性增加,这时声速加快。反之,若应力为拉伸应力,则声速减慢。当应力方向与波的传播方向不一致时,波动过程中质点震动轨迹受应力干扰,使波的传播方向产生偏离,影响缺陷定位。
       3.工件表面形状:检测曲面工件时,探头与工件接触有两种情况。一种是平面与曲面接触,这时为点或线接触,握持不当,探头折射角容易发生变化。另一种是将探头斜楔磨成曲面,探头与工件曲面接触,这时折射角和声束形状将发生变化,影响缺陷定位。
       4.工件边界:当缺陷靠近工件边界时,由于侧壁反射波与直接入射波在缺陷处产生干涉,使声场声压分布发生变化,声束轴线发生偏离,使缺陷定位误差增加。
       5.工件温度:探头的K值一般是在室温下测定的。当检测的工件温度发生变化时,工件中的声速发生变化,使探头的折射角随之发生变化,如图4-39所示。图中曲线表示β=45°的探头折射角变化情况。当温度低于20℃时β<45°,当温度高于20℃时,β>45。

图4-39 温度对折射角度的影响 

       6.工件中缺陷情况影响:工件内缺陷方向也会影响缺陷定位。缺陷倾斜时,扩散波束人射至缺陷时反射波较高,而定位时误认为缺陷在轴线上,从而导致定位不准。
       操作人员的影响
       1.仪器时基线比例:仪器时基线比例一般在对比试块上进行调节,当工件与试块的声速不同时,仪器的时基线比例发生变化,影响缺陷定位精度。另外,调节比例时,回沂前沿没有对准相应水平刻度或读数不准,也会使缺陷定位误差增加。
       2.探头入射点及K值:横波探测时,当测定探头的人射点、K值误差较大时,也会影响缺陷定位。
       3.定位方法不当:横波周向探测圆柱筒形工件时,缺陷定位与平板不同,应进行修正。若仍按平板工件处理,那么定位误差将会增加。

 

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