铝合金厚板疏松缺陷超声波探伤
发布时间：2017-11-22
某铝合金厚板在加工成品件进行阳极氧化后,发现工件某部位氧化不均,有漏出铝基体颜色痕迹,见图1。经金相低倍定性分析为密集形疏松缺陷。用户停止对工件的继续加工,有8张板还没有锯切,还有一些已锯切成块体379块,用户要求我们拿出解决问题方案。为了保证工件基体的内部质量,不影响工件加工及安装工期,保证产品质量,对该批厚板及已锯切的块体,进行超声波无损探伤,探测疏松缺陷。
1疏松缺陷形成机理及特征
铝合金疏松缺陷是在铸造过程中产生的,分气体疏松和收缩疏松。熔体中未除去的气体氢气含量较高,气体被隐藏在树枝杈间隙内,随着结晶的进行,树枝晶杈互相搭接形成骨架,树杈间的气体和凝固时析出的气体无法逸出而集聚,结晶后这些气体占据的位置成为空腔,这个空腔就是由气体形成的气体疏松。在金属铸造结晶时,从液态凝固成固态,体积收缩,在树枝晶杈间固液体金属补缩不足而形成空腔。这种空腔即为收缩疏松。在空气绝对湿度比较大的季节里,由于熔体中含气量较大,易造成疏松,其特征铸锭宏观组织中的黑色针孔称为疏松。铸锭变形后,有的变成裂纹,有的仍然保持原貌。疏松断口的宏观特征是断口组织粗糙,不致密,疏松超过二级时,呈白色絮状断口。
2超声波探伤
2.1超声波探伤仪
选用宽频带、窄脉冲、分辨力好、杂波小、信噪比高的超声波探伤仪,本文使用CTS-23B型或Masterscan340型超声波探伤仪。
2.2对比试样
选用 1.2mm平底孔铝合金纵波对比试块,孔埋深10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm及疏松缺陷试样。图2是零件低倍试片疏松缺陷试样。
2.3探头
选用频率5MHz直径 14mm或频率5MHz直径 20mm直探头。图3是在Masterscan340型超声波探伤仪,用5MHz 14mm直探头(1#)、5MHz 20mm直探头(2#)、5MHz 14mm×2焦距30mm双晶组合探头(3#)、5MHz 14mm×2焦距55mm双晶组合探头(4#),在 1.2mm平底孔铝合金纵波对比试块上做的DAC距离波幅曲线图。在1#、2#探头DAC距离波幅曲线最高灵敏度基础上再增加20dB,探测10mm～100mm范围内纵波对比试块
2.4耦合方式
选30#～50#机油做耦合剂,超声波接触法探伤。
3探伤
探伤起始灵敏度以 1.2mm平底孔为基准,再加12dB,探测疏松缺陷试样,用排除法、比较法,辨别疏松缺陷。通过试验,1#纵波直探头探测铝合金厚板疏松缺陷效果比较好,在探测范围内提高灵敏度12dB无杂波。在10mm～100mm探测范围内灵敏度变化梯度不如双晶组合探头大,与 20mm直探头相比上盲区小、近场区长度短、分辨率好。5MHz 14mm探头的近场区长度N由公式(1)得出。
根据疏松缺陷产生的特征,在探测部位上能够辨别出疏松缺陷。疏松缺陷波形参差不齐,有一定宽度,反射波强度比其它缺陷波强度弱。图4是较严重的疏松缺陷探伤波形。
4探伤结果
根据在实验室选择的探伤参数,前往用户现场进行探伤验证。
对8张板及379块料进行了超声波探伤,探伤结果见表2。
对有问题的区域锯切掉,合格部分留用。对超声波探伤合格的块体料进行低倍抽检检查,没有发现问题,用户对检测合格板材进行加工成品工件也没有发现问题。
摘自：中国计量测控网
