應(yīng)用

在汽車的自動(dòng)生產(chǎn)加工過(guò)程中，用于減震器的塑料球窩結(jié)構(gòu)的中空軸容易產(chǎn)生裂紋，裂紋經(jīng)常發(fā)生在活塞桿的組裝過(guò)程中，如果經(jīng)受機(jī)械負(fù)載，這些裂紋導(dǎo)致球座軸的開裂或裂開，并且因此導(dǎo)致減震器單元的故障，歐洲解決方案中心開發(fā)了一種超聲波測(cè)試方法，能夠檢測(cè)杯軸中的早期裂紋并對(duì)有問(wèn)題的工件進(jìn)行分類。

圖1球窩接頭軸

方案

這些裂紋總是發(fā)生在軸的端部，由于它們?cè)谥圃炱陂g活塞桿的組裝過(guò)程中引起的，此類技術(shù)主要是針對(duì)這個(gè)區(qū)域早期的小裂紋缺陷研發(fā)的，如下圖所示，用斜探頭，水浸法檢測(cè)技術(shù)對(duì)軸的周向進(jìn)行檢測(cè)。

圖2為了周向的全部覆蓋，軸需要旋轉(zhuǎn)360度

圖3裂紋顯示

圖4無(wú)缺陷顯示

圖5探頭H5M

這些A掃描顯示典型回波指示。圖3顯示了來(lái)自軸端的裂紋的檢測(cè)。 在圖4中，除了界面回波（水和材料之間的回波）之外，沒(méi)有缺陷回波顯示，這意味著材料內(nèi)沒(méi)有裂紋。

一般解決方案條件:

1設(shè)備：USM36,USM GO+,USIP 40

2超聲檢測(cè)探頭H5M

優(yōu)點(diǎn)：

1確保高質(zhì)量的檢測(cè)等級(jí)

2減少現(xiàn)場(chǎng)故障和潛在的風(fēng)險(xiǎn)

3免除破壞性和試驗(yàn)和提高工藝節(jié)約成本

應(yīng)用

鍋爐管用于發(fā)電廠。硬的氧化物涂層將逐漸積聚在發(fā)電鍋爐管的內(nèi)部。 氧化層越厚，鍋爐效率越低，額外的熱量積聚將縮短鍋爐的使用壽命。

圖1鍋爐管的檢測(cè)

方案

測(cè)試的目的是對(duì)鋼管壁厚和位于管內(nèi)徑上的氧化皮層進(jìn)行單獨(dú)的厚度測(cè)量。來(lái)自管到氧化物的界面回波比來(lái)自氧化物到空氣界面的回波小得多，因此，困難是將這兩個(gè)回波彼此分離并在兩個(gè)回波之間進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)試的目的是對(duì)鋼管壁和位于管內(nèi)徑上的氧化皮層進(jìn)行單獨(dú)的厚度測(cè)量。來(lái)自管-氧化物的界面回波比來(lái)自氧化物-空氣界面的回波小得多，因此，困難是將這兩個(gè)回波彼此分離并在兩個(gè)回波之間進(jìn)行測(cè)量。

圖2探頭

圖3 A掃描

圖4

圖3中的示例示出了鋼-氧化物界面回波的振幅約為1/3的氧化物-空氣界面回波。 使用高阻尼“α”型橫波直探頭是獲得薄氧化層測(cè)量的關(guān)鍵。

橫波的聲速是縱波聲度的1/2，這使得時(shí)間分辨率加倍，并且使得系統(tǒng)能夠測(cè)量比常規(guī)縱波探頭探測(cè)更薄的涂層。

一般解決方案條件:

1設(shè)備：USN-60L或者USN-60

2門選擇電路（用于任一單元）

3橫波DFR探頭

4BNC-MD或Lemo-MD電纜

優(yōu)點(diǎn)：

1在較厚鍋爐管壁厚上測(cè)量較薄的氧化層、銹化層涂層

2使用"比較模式"視圖觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際測(cè)量值的對(duì)比

3高的顯示分辨率和范圍為信號(hào)提供了清晰的評(píng)定并解決了測(cè)量問(wèn)題

在許多制造工藝中，使用非常薄的鋼管。為了確保這些薄壁管的穩(wěn)定性，必須確定它們的厚度。 這可以使用高于40MHz的超聲波頻率來(lái)完成。 然而，在該頻率范圍內(nèi)，聲波衰減影響精度和再現(xiàn)性。

圖1鋼管s=0.3mm

方案

稱為共振厚度測(cè)量（RTM）的方法用于對(duì)非常薄的部件執(zhí)行精密厚度測(cè)量。 壁厚通常以TOFD方法為基礎(chǔ);其中壁厚度對(duì)應(yīng)于聲波聲程的一半。 這也稱為脈沖回波法。 然而，該方法僅應(yīng)用壁厚大于波長(zhǎng)時(shí)的情況。

圖2探頭CLF4(15MHZ)

結(jié)果

使用15MHZ的探頭在RTM方法中能夠使薄壁管的厚度精度控制在0.3mm以內(nèi)， 這樣在鋼中能產(chǎn)生0.4mm的波長(zhǎng)。 在這種情況下，在時(shí)域中不能產(chǎn)生回波序列。僅觀察到共振信號(hào)，參見圖3。

圖3厚度s=0.409mm

使用RTM方法計(jì)算頻譜，并從峰值頻率確定壁厚。 這可以使用USLT2000儀器結(jié)合插入程序USLT-RTM來(lái)完成，這個(gè)附加軟件擴(kuò)展了USLT 2000的功能范圍;開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。這個(gè)RTM方法產(chǎn)生很高的測(cè)量精度在±2µ m范圍內(nèi)。

一般解決方案條件:

1設(shè)備：USLT USB，軟件USLT(插入式-RTM)

2探頭：CLF 4(15MHZ)

優(yōu)點(diǎn)：

1確保高質(zhì)量的檢測(cè)等級(jí)

2精確的厚度測(cè)量

3免除破壞性和試驗(yàn)和提高工藝節(jié)約成本。

圖1飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的中空渦輪葉片

應(yīng)用：要求精確的測(cè)量是為了發(fā)現(xiàn)在中空渦輪葉片中可能存在核心不匹配的問(wèn)題或在檢測(cè)的過(guò)程中測(cè)量其剩余壁厚。鑒于此類應(yīng)用的目的，GE便攜式解決方案中心建議使用K-Pen探頭和刀形延遲尖端混合使用，如圖4.

方案：實(shí)際應(yīng)用的延遲筆式探頭K-Pen,僅有2.3mm直徑的接觸面，能夠用于測(cè)量半徑僅為3mm的凸曲面或者半徑為15mm的凹面，在零點(diǎn)交叉模式下通過(guò)回波位置的讀數(shù)可以完成對(duì)厚度的精確測(cè)量。

圖2測(cè)量裝置

在脈沖零點(diǎn)交叉模式下A掃描顯示在1次和2次底波之間的厚度測(cè)量，實(shí)際的厚度測(cè)量值0.76＂顯示在Ａ掃描儀器上（中空渦輪葉片的厚度測(cè)量用儀器CL5和探頭K-Pen）。

圖3A掃描的厚度測(cè)量

特殊探頭K-Pen帶有可變換的延遲塊可以對(duì)厚度范圍0.02-4.4mm的厚度測(cè)量，還包括一個(gè)直徑為3mm的PVDF換能器。

圖4延遲筆式探頭K-Pen

設(shè)備構(gòu)成：

1、設(shè)備：USLTUSB,USM36，USMGO+，CL5

2、探頭：K-Pen，MiniDFR

優(yōu)點(diǎn)：

1、確保高質(zhì)量檢測(cè)等級(jí)

2、減少現(xiàn)場(chǎng)故障，降低潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

3、避免了破壞性試驗(yàn)節(jié)約了成本并且提高了工藝

圖1斜探頭的中空軸檢測(cè)

應(yīng)用：必須對(duì)空車軸進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)以發(fā)現(xiàn)橫向裂紋，事關(guān)新的和舊的同時(shí)在使用的問(wèn)題。

方案：特殊設(shè)計(jì)的斜探頭可以對(duì)縱向中空軸進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)的雙晶探頭可以對(duì)向前和向后掃查，常用的橫波斜探頭是45度和70度，頻率為2MHZ和4MHZ,探頭的直徑合乎孔徑的大小。探頭通過(guò)螺紋表面和導(dǎo)向棒相連接，這種帶有長(zhǎng)度比例計(jì)算的導(dǎo)向棒可以對(duì)兩個(gè)方向同時(shí)掃描以便每一個(gè)情況下的掃查點(diǎn)能被探測(cè)到，兩個(gè)掃查方向可以通過(guò)一個(gè)開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖2帶有選擇開關(guān)的導(dǎo)向棒和A掃描圖

A掃描展示了一個(gè)左圖的2mm的鋸齒槽的回波顯示，檢測(cè)之前，應(yīng)該移除所有支承軸承、 輪轂和剎車片等附件，因?yàn)榫哂新曂干湫阅艿呐浼a(chǎn)生的信號(hào)無(wú)法和裂紋產(chǎn)生的信號(hào)區(qū)別開來(lái)。

圖3檢驗(yàn)示意圖

設(shè)備構(gòu)成：

1設(shè)備:USM36/USN60

2探頭：HW45/ 45B4G / dia. 49.3

優(yōu)點(diǎn)：

1確保高質(zhì)量等級(jí)

2減少現(xiàn)場(chǎng)故障，降低潛在的風(fēng)險(xiǎn)

3避免了破壞性試驗(yàn)節(jié)約了成本

4提高工藝節(jié)約成本

圖1管材檢測(cè)的探頭支架

應(yīng)用：在管材中缺陷的角度是不同，所以用標(biāo)準(zhǔn)探頭很難進(jìn)行檢測(cè)。GE歐洲解決方案中心通過(guò)對(duì)簇狀探頭的應(yīng)用，對(duì)以上問(wèn)題提供了解決方案，簇狀探頭擁有多個(gè)探頭能用于檢測(cè)不同種類的缺陷。

方案：簇狀探頭常用于發(fā)現(xiàn)不同方向的缺陷，此處應(yīng)用的簇狀探頭包含5個(gè)傾斜放置的探頭，這也是為什么能在鋼管的壁厚中產(chǎn)生45度橫波的原因，帶有支架裝置的5個(gè)超聲波探頭用于檢測(cè)縱向和橫向缺陷，壁厚測(cè)量管以及分層。使用信躁比好的超聲探測(cè)儀（例如USN60或USM36），多路轉(zhuǎn)接器MUXD和簇狀探頭，那么所有的缺陷都可以被發(fā)現(xiàn)。

簇狀探頭探頭支架內(nèi)用水填滿并使用HM類型的水浸探頭檢測(cè)，例如H10M。探頭支架用于檢測(cè)管子的直徑在50mm-300mm之間。

圖2探頭支架中的探頭布置

圖3在上面的Ascan中可以看到縱向缺陷的回波。下面的A掃描圖解橫向裂紋的示例。

設(shè)備組成：

1、設(shè)備：USN60

2、簇狀探頭支架

3、水浸探頭

優(yōu)點(diǎn)：

1、一次檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)多個(gè)方向的缺陷

2、節(jié)約時(shí)間節(jié)省成本

3、保證高質(zhì)量檢測(cè)等級(jí)

4、減少現(xiàn)場(chǎng)故障和潛在的風(fēng)險(xiǎn)