超聲波檢測(cè)及等級(jí)評(píng)定實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?p>

1、了解超聲波探傷的工作原理和儀器的工作過程；

2、熟悉探傷儀器，掌握使用直探頭和斜探頭，對(duì)試件進(jìn)行縱波和橫波探傷，確定試件的內(nèi)部缺陷。

二、實(shí)驗(yàn)原理

超聲波探傷是利用電子儀器產(chǎn)生高頻（0.5～10MHz）脈沖電壓，激發(fā)鈷鈦酸鉛等壓電晶片，由于這種壓電晶片具有電壓效應(yīng)，電能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械彈性振動(dòng)成為超聲波，向工件內(nèi)部傳播（超聲縱波或橫波）進(jìn)行探傷，而在不同介質(zhì)的界面上（工件表面、內(nèi)部缺陷、工件底部）反射回來的超聲波，又由壓電晶片轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，經(jīng)放大后，顯示在示波管上，以判斷工件內(nèi)部是否存在缺陷（氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等）。顯然，缺陷越大，從缺陷界面反射回探頭所需的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此，根據(jù)反射波的強(qiáng)弱和到達(dá)時(shí)間的長(zhǎng)短，就可以探測(cè)工件內(nèi)部缺陷的大小和位置（深度），這就是超聲波探傷的基本工作過程。

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三、實(shí)驗(yàn)儀器和工具

CTS—8型晶體管探傷儀，鋼直尺，機(jī)油，試件若干。

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四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、試件的準(zhǔn)備

（1）準(zhǔn)備各種試件，表面具有一定光潔度；

（2）在探測(cè)表面涂上一層耦合劑——機(jī)油。

2、儀器的調(diào)整

（1）使用22V～30V的直流電源，嚴(yán)禁儀器直接接入交流電源中，或?qū)⒅绷麟娫吹臉O性反接，否則損壞儀器；

（2）接通電源：開啟面板上電源開關(guān)K6，這時(shí)可聽到儀器內(nèi)部發(fā)出頻率為1千赫的音響，表示儀器工作正常，約15秒鐘后，熒光屏上應(yīng)出現(xiàn)掃描基線；

（3）調(diào)整輝度、聚焦、波形位置：用起子調(diào)節(jié)儀器上端的電位器W10（輝度旋鈕）至基線亮度適中，一般在儀器出廠時(shí)輝度已調(diào)在較亮位置，以后不必常動(dòng)。調(diào)節(jié)旋鈕W8（聚焦旋鈕）使波形至清晰為止，如果面板上的聚焦控制不能調(diào)至波形最清晰時(shí)，可用起子略調(diào)儀器上端的輔助聚焦電位器至波形更清晰。儀器上端的垂直位移電位器W11可供調(diào)節(jié)基線上下移動(dòng)，使基線與熒光屏的刻度重合，便于讀測(cè)。若要調(diào)動(dòng)屏幕上基線左右位置，調(diào)節(jié)面板上標(biāo)有“←→”符號(hào)的旋鈕W7，可以把始波對(duì)準(zhǔn)于熒光屏刻度的零位；

（4）頻率調(diào)節(jié)：超聲波工作頻率較高，指向性好，聲束擴(kuò)散角小，有利于缺陷的探測(cè)，但如果工件結(jié)晶顆粒粗大則衰減嚴(yán)重，故一般工件較小結(jié)晶細(xì)時(shí)，選用較高工作頻率，如2.5～5MHz；反之則取0.5～1.5MHz的工作頻率。頻率開關(guān)K1調(diào)準(zhǔn)后應(yīng)配用相應(yīng)頻率的探頭；

（5）輸出調(diào)節(jié)：控制器W1主要改變發(fā)射脈沖寬度，從而改變超聲發(fā)射功率。對(duì)于小工件近表淺部位的探點(diǎn)或要求較高分辨率時(shí)，則可適當(dāng)將輸出減少；如探測(cè)距離較大，則可將輸出增大；

（6）探測(cè)深度調(diào)節(jié)：根據(jù)被測(cè)零件的厚度，調(diào)節(jié)“粗調(diào)”和“細(xì)調(diào)”兩個(gè)控制旋鈕，先將“細(xì)調(diào)”置“0”，然后按試件厚度定“粗調(diào)”位置，再調(diào)節(jié)“細(xì)調(diào)”至適當(dāng)位置，以便于觀察底波顯示。為了便于測(cè)距，一般應(yīng)將始波和底波調(diào)至熒光屏標(biāo)尺0～10寬度；

（7）探傷靈敏度調(diào)節(jié)：這是指示波管熒光屏上反射波脈沖波形高低的調(diào)節(jié)，以發(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部超過規(guī)定要求的隱藏缺陷，通常由標(biāo)準(zhǔn)試塊并調(diào)節(jié)“增益”和“抑制”等旋鈕來實(shí)現(xiàn)，以使缺陷反射能充分的顯示；

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儀器面板排列圖

（8）標(biāo)距的調(diào)節(jié)：距離標(biāo)志是直接測(cè)量深度距離的標(biāo)尺，當(dāng)距離開關(guān)K5打開時(shí)，熒光屏上即出現(xiàn)一系列相等距離的負(fù)向標(biāo)志脈沖，調(diào)整標(biāo)距W12可改變兩個(gè)脈沖間的距離，使用標(biāo)距之前，必須對(duì)標(biāo)距進(jìn)行單位長(zhǎng)度校準(zhǔn)；

（9）探頭的使用：根據(jù)工件大小、形狀和探測(cè)要求，選擇單探頭或雙探頭工作方式和直探頭或斜探頭進(jìn)行探傷。通常對(duì)此沒有嚴(yán)格的規(guī)定，以波形顯示利于探傷為準(zhǔn)。但必須注意象裂紋這一類的危險(xiǎn)缺陷，對(duì)超聲波的反射有方向性，因此往往有必要利用直探頭和斜探頭從各個(gè)方面進(jìn)行探測(cè)，以避免漏檢。

直探頭：常用2.5MHz，對(duì)形狀規(guī)則，缺陷多與探測(cè)表面平行的工件（如鋼板）用直探頭較為有利。由熒光屏上波形的相互位置，對(duì)應(yīng)于工作厚度，又可按比例確定缺陷的深度。

斜探頭：常用2.5MHz，對(duì)缺陷可能與探測(cè)表面垂直或傾斜的工件，尤其是直探頭無法接近探測(cè)部位的工件（如焊縫）必須用斜探頭探傷。

（10）對(duì)指定零件進(jìn)行探傷并作出記錄。

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五、實(shí)驗(yàn)記錄

1、用CS—1試塊對(duì)儀器進(jìn)行靈敏度校核，選用f=2.5MHz，D=20mm直探頭

（表一）

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2、按照縱波探傷法對(duì)（01）號(hào)試件位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人為缺陷進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)水平刻度與探測(cè)深度成正比原理判定缺陷位置，選用f=2.5MHz，D=20mm直探頭，先調(diào)整掃描速度（表二），后進(jìn)行缺陷位置的判定（表三）。

（表二）

（表三）

3、縱波探傷

（1）按實(shí)驗(yàn)二的方法判定（02）號(hào)試件A和C部位中人工缺陷的位置。選用f=2.5MHz，D=14mm直探頭（表五）

（2）根據(jù)6分貝法（半波高度法）對(duì)（02）號(hào)試件部位A中的缺陷進(jìn)行定量分析，確定缺陷的大?。ū砹?p>

（表四）

（表五）

（表六）

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4、橫波探傷

被檢工件板厚12mm的對(duì)接試塊，探傷為焊縫，板材料為碳鋼。對(duì)被檢工件按以下順序進(jìn)行探傷測(cè)量。

1、選擇探頭入射角

2、測(cè)量探頭的入射點(diǎn)和折射角；

3、掃描速度的調(diào)整（按聲程調(diào)整）；

4、時(shí)基軸零點(diǎn)的修正和時(shí)基軸的調(diào)整；

5、調(diào)節(jié)起始靈敏度；

6、缺陷位置的測(cè)定；

（1）??? 缺陷距探測(cè)表面的深度；

（2）??? 探頭至缺陷的水平距離；

7、缺陷大小的確定；

（1）??? 當(dāng)量法（并用半波高度法驗(yàn)證）測(cè)定缺陷當(dāng)量尺寸；

（2）??? 用半波高度法測(cè)定縱向缺陷尺寸。

8、列圖表計(jì)算并分析討論。