大型铸件和锻件在机床制造、汽车制造、船舶制造、电站、兵器工业、钢铁制造等领域发挥着重要作用。作为非常重要的零部件,它们体积大、重量重,工艺和加工复杂。通常在冶炼钢锭后,锻造或重熔铸件,通过高频加热机加热,获得所需的形状尺寸和技术要求,满足其服役条件的需要。由于其加工工艺特点,对铸锻件进行超声波探伤有一定的应用技巧。
一、铸件超声波检测
由于铸件晶粒粗大、声波穿透性差、信噪比低,利用高频声能的声束在铸件内部传播时难以检测缺陷,当声束遇到内表面或缺陷时,缺陷才被发现。反射声能的大小取决于内表面或缺陷的方向性和性质,以及此类反射体的声阻抗。因此,可以利用各种缺陷或内表面的反射声能来检测缺陷的位置、壁厚或表面下缺陷的深度。超声波检测作为一种广泛应用的无损检测手段,其主要优点是:检测灵敏度高,可以检测出细小裂纹;穿透能力强,可以检测厚壁铸件。其主要局限性是:轮廓尺寸复杂、方向性差的断线缺陷的反射波形难以解释;晶粒尺寸、微观结构、孔隙率、夹杂物含量或细小弥散的析出物等不良内部结构也会妨碍波形解释。此外,还需要参考标准测试块。
2.锻件超声波探伤
(1)锻造加工和常见缺陷
锻件由热钢锭制成,经变形锻造。 这锻造工艺包括加热、变形、冷却。锻件缺陷可分为铸造缺陷,锻造缺陷及热处理缺陷。铸件缺陷主要有缩孔残余、疏松、夹杂、裂纹等。锻造缺陷主要有折叠、白点、裂纹等。热处理缺陷主要为裂纹。
缩孔残留是指钢锭在锻造时头部缩孔不够而残留的空洞,多见于锻件的末端。
疏松是钢锭凝固收缩时在钢锭内形成的不致密和孔洞,是锻造时因锻造比不足而溶解不充分造成的,主要分布在钢锭中心和头部。
夹杂物有内部夹杂物、外部非金属夹杂物和金属夹杂物,内部夹杂物主要集中在铸锭的中心和头部。
裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹。奥氏体钢中的晶间裂纹是由铸造引起的。锻造和热处理不当会在锻件表面或心部形成裂纹。
白点是由于锻件含氢量较高,锻后冷却过快,钢中溶解氢来不及逸出,导致应力过大而引起开裂。白点主要集中在锻件大截面中心部位。白点在钢中总是成群出现。* x- H9 [:
(2)探伤方法概述
根据探伤时间的分类,锻件探伤可分为原材料探伤和制造过程、产品中检验和在役检验。
原材料和制造过程中的缺陷检测旨在及早发现缺陷,以便及时采取措施,避免缺陷发展扩大而导致报废。产品检验旨在确保产品质量。在役检验旨在监督运行后可能出现或发展的缺陷,主要是疲劳裂纹。+ 1. 轴类锻件的检验
轴类锻件的锻造工艺以拉深为主,缺陷方向多与轴线平行。此类缺陷采用纵波直探头径向检测效果最佳。考虑到缺陷还会有其他分布及方向,因此轴类锻件探伤,还应辅以直探头轴向检测、斜探头周向检测和轴向检测。
2. 饼状锻件和碗状锻件的检验
饼状、碗状锻件的锻造工序以镦粗为主,缺陷的分布方向平行于端面,因此采用直探头在端面上检测缺陷是最佳方法。
3. 缸体锻件的检验
筒体锻件的锻造工序包括镦粗、冲孔和滚压。因此,缺陷的方位比轴类、饼类锻件复杂。但由于冲孔时已将质量最差的锭子中心部分切除,因此筒体锻件的质量一般较好。缺陷的主要方位仍是平行于筒体外圆面,因此筒体锻件仍以直探头检测为主,但对于壁厚较大的筒体锻件,应加装斜探头。
(3)检测条件的选择
探头选择
锻件超声波检查,主要采用纵波直探头,圆片尺寸为φ14~φ28mm,常用φ20mm。对于小锻件,一般考虑近场和耦合损耗,采用芯片探头。有时为了检测出检测面具有一定角度的缺陷,也会采用一定K值的倾斜探头进行检测。由于直接探头的盲区和近场区的影响,检测近距离缺陷时常采用双晶直接探头。
锻件的晶粒一般较小,可选用较高的探伤频率,通常为2.5~5.0MHz。对于少数晶粒粗大、衰减严重的锻件,为避免“森林回波”、提高信噪比,应选用较低的频率,一般为1.0~2.5MHz。
发布时间:2021年12月22日