Klasifikasi, fungsi dan prinsip pemilihan probe yang digunakan dalam pengesanan cacat ultrasonik
1. Pengelasan prob ultrasonik:
Dalam pengesanan cacat ultrasonik, berbagai jenis probe diperlukan kerana bentuk, bahan, tujuan pengesanan cacat, dan keadaan pengesanan cacat pada benda kerja yang diuji. Probe ultrasonik dapat dikelaskan mengikut kaedah induksi yang berbeza, umumnya terdapat jenis berikut.
1) Mengikut jenis gelombang yang dihasilkan dalam benda kerja yang dikesan, ia boleh dibahagikan kepada probe gelombang membujur, probe gelombang melintang, probe gelombang plat (gelombang Lamb), probe gelombang menjalar dan probe gelombang permukaan.
2) Mengikut arah pancaran bunyi kejadian, ia boleh dibahagikan kepada probe lurus dan probe serong.
3) Menurut mod gandingan probe dan permukaan benda kerja yang diuji, ia boleh dibahagikan kepada probe kontak dan probe rendaman cecair.
4) Menurut bahan wafer piezoelektrik dalam probe, ia boleh dibahagikan kepada probe wafer piezoelektrik biasa dan probe wafer piezoelektrik komposit.
5) Mengikut bilangan wafer piezoelektrik dalam probe, ia boleh dibahagikan kepada probe kristal tunggal, probe kristal berganda dan probe polikristalin.
6) Mengikut sama ada pancaran bunyi ultrasonik dapat difokuskan, ia dibahagikan kepada probe fokus dan probe tidak fokus.
7) Menurut spektrum frekuensi ultrasonik, ia boleh dibahagikan kepada prob jalur lebar dan jalur sempit.
8) Mengikut kelengkungan benda kerja pengesanan yang sepadan, ia boleh dibahagikan kepada probe rata dan probe melengkung.
9) Penyelidikan khas. Sebagai tambahan kepada siasatan umum, terdapat beberapa siasatan dalam keadaan khas dan untuk tujuan khas.
2. Peranan prob khas biasa
1) Probe gelombang membujur biasanya dipanggil probe lurus, yang terutama digunakan untuk mengesan kecacatan selari dengan permukaan pengesanan, seperti plat, casting, penempaan, dll.
2) Probe serong gelombang ricih menggunakan pengesanan gelombang ricih. Sudut kejadian adalah antara sudut kritikal pertama dan sudut kritikal kedua dan gelombang bias adalah gelombang ricih tulen. Ia digunakan terutamanya untuk mengesan kecacatan tegak lurus atau pada sudut tertentu ke permukaan pengesanan. Digunakan untuk pemeriksaan kimpalan, paip dan pemalsuan.
3) Probe miring gelombang membujur adalah probe yang sudut kejadiannya lebih kecil daripada sudut kritikal pertama. Tujuannya adalah untuk menggunakan gelombang membujur sudut kecil untuk pemeriksaan kecacatan, atau apabila pelemahan gelombang melintang terlalu besar, gunakan ciri penembusan gelombang membujur yang kuat untuk melakukan pemeriksaan insiden serong gelombang membujur. Semasa menggunakan, perhatikan adanya gangguan gelombang melintang dalam spesimen.
4) Penyelidikan gelombang menjalar. Oleh kerana sudut gelombang menjalar antara 75º º 83º, yang hampir tegak lurus dengan arah ketebalan benda kerja yang akan diperiksa, dan mendekati 90º dengan retakan menegak pada benda kerja, ia mempunyai kepekaan pengesanan yang baik untuk retakan menegak , dan mempunyai kepekaan pengesanan yang baik untuk bahan kerja. Keperluan kekasaran permukaan tidak tinggi, dan sesuai untuk pengesanan retakan permukaan dan permukaan dekat.
5) Sudut kejadian probe gelombang permukaan (gelombang Rayleigh) harus berada di dekat sudut kritikal di mana gelombang Rayleigh dihasilkan, biasanya sedikit lebih besar daripada sudut kritikal kedua. Oleh kerana tenaga gelombang permukaan tertumpu dalam 2 panjang gelombang di bawah permukaan, kepekaan pemeriksaan keretakan permukaan sangat tinggi, dan pemeriksaan terutama untuk kecacatan permukaan atau permukaan dekat.
6) Probe kristal berganda. Probe kristal ganda mempunyai dua wafer piezoelektrik, satu digunakan untuk menghantar gelombang ultrasonik, dan yang lain digunakan untuk menerima gelombang ultrasonik. Menurut perbezaan sudut insiden αL, ia dibahagikan kepada probe lurus gelombang kristal dwi gelombang longitudinal dan probe serong kristal ganda gelombang melintang. Probe kristal dua mempunyai kelebihan berikut: kepekaan tinggi, kurang kekacauan, kawasan buta kecil, panjang kecil medan dekat di benda kerja, dan julat pengesanan yang boleh disesuaikan. Probe kristal dua digunakan terutamanya untuk mengesan kerosakan permukaan dekat.
3. Prinsip pemilihan probe dalam pengesanan cacat ultrasonik
Terdapat banyak jenis probe ultrasonik dengan persembahan yang berbeza. Oleh itu, mengikut bentuk objek pengesanan cacat ultrasonik, pelemahan ultrasonik dan keperluan teknikal, pemilihan probe yang wajar adalah asas untuk memastikan hasil pengesanan cacat yang betul dan boleh dipercayai. Pilihan probe ultrasonik terutama tercermin dalam: jenis probe, frekuensi probe, ukuran chip probe dan sudut probe, dll.
3.1 Jenis Probe
Secara amnya, bentuk probe harus dipilih mengikut bentuk benda kerja dan lokasi dan arah kecacatan yang mungkin berlaku, dan cuba membuat paksi sinar ultrasonik tegak lurus dengan kecacatan. Untuk perinciannya, sila rujuk bahagian fungsi prob khas biasa yang disebutkan di atas.
3.2 Kekerapan probe
Kekerapan pengesanan cacat ultrasonik adalah antara 0,5 dan 15MHz, dan julat pemilihannya agak besar. Secara amnya, faktor berikut harus dipertimbangkan semasa memilih frekuensi.
1) Kerana difraksi gelombang ultrasonik, kepekaan pengesanan cacat ultrasonik adalah kira-kira satu setengah panjang gelombang. Dalam bahan yang sama, halaju gelombang ultrasonik tetap, jadi peningkatan frekuensi akan memendekkan panjang gelombang ultrasonik dan meningkatkan kepekaan pengesanan, yang sangat berguna untuk mencari kecacatan yang lebih kecil.
2) Frekuensi tinggi, lebar nadi kecil, dan resolusi tinggi, yang bermanfaat untuk membezakan kecacatan bersebelahan dan memperbaiki resolusi.
3) Dapat dilihat dari formula penyebaran bahawa jika frekuensi tinggi, panjang ultrasonik pendek, sudut setengah difusi kecil, pancaran suara mempunyai arah yang baik, dan tenaga ultrasonik tertumpu, yang kondusif untuk mencari dan mencari kecacatan, dengan ketepatan kuantitatif yang tinggi.
4) Dari formula untuk panjang zon medan dekat, diketahui bahawa frekuensi tinggi, panjang gelombang ultrasonik, dan panjang zon medan dekat tidak sesuai untuk pengesanan cacat.
5) Dapat dilihat dari formula redaman dan penyerapan bahawa pelemahan gelombang ultrasonik meningkat dengan mendadak dengan peningkatan frekuensi ultrasonik dan ukuran butiran sederhana.
Melalui analisis di atas, dapat dilihat bahawa frekuensi mempunyai pengaruh yang lebih besar semasa pengesanan cacat ultrasonik, frekuensi tinggi, kepekaan dan resolusi pengesanan cacat tinggi, dan pengarahan sinar adalah baik, yang bermanfaat untuk pengesanan cacat. Walau bagaimanapun, frekuensi tinggi, kawasan jarak dekat yang panjang, dan redaman medium yang besar tidak baik untuk pengesanan cacat. Oleh itu, semasa memilih frekuensi probe, pertimbangan komprehensif harus diberikan kepada analisis komprehensif mengenai pelbagai faktor dan pemilihan yang wajar. Secara amnya, pada premis memenuhi syarat kepekaan pengesanan cacat, probe dengan frekuensi yang lebih rendah harus dipilih sebanyak mungkin; untuk pemalsuan, bahagian digulung dan bahagian yang dikimpal dengan butiran yang lebih halus, probe frekuensi yang lebih tinggi biasanya dipilih, biasanya 2.5-5.0 MHz. Untuk pemutus dengan butiran kasar, keluli austenit dan benda kerja lain, probe frekuensi rendah yang lembut harus digunakan, biasanya 0.5 ~ 2.5MHz, jika tidak jika frekuensi terlalu tinggi, tenaga ultrasonik akan dilemahkan dengan serius.
3.3 Saiz cip probe
Bentuk wafer probe umumnya berbentuk bulat dan persegi. Ukuran cip probe mempunyai pengaruh tertentu terhadap hasil pengesanan cacat ultrasonik. Faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan semasa memilih
1) Sudut penyebaran separuh. Dari formula sudut difusi, dapat dilihat bahawa peningkatan ukuran wafer, penurunan sudut separuh-difusi, pengarahan sinar yang baik, dan tenaga ultrasonik pekat bermanfaat untuk pengesanan cacat.
2) Pengesanan kecacatan berhampiran kawasan ladang. Dari formula untuk panjang zon medan dekat, dapat dilihat bahawa peningkatan ukuran wafer dan peningkatan panjang zon medan dekat tidak baik untuk pengesanan cacat.
3) Saiz cipnya besar, tenaga ultrasonik yang dipancarkan kuat, dan jarak imbasan kawasan penyebaran probe&# 39 adalah besar, dan kemampuan untuk mencari kecacatan jarak jauh ditingkatkan.
Untuk bahan kerja dengan kawasan pengesanan cacat yang besar, untuk meningkatkan kecekapan pengesanan cacat, probe cip besar harus digunakan; semasa mengesan benda kerja dengan ketebalan yang besar, probe cip besar harus digunakan untuk mencari kecacatan jarak jauh dengan berkesan; untuk bahan kerja kecil, untuk memperbaiki lokasi kecacatan Untuk ketepatan kuantitatif, probe cip kecil harus digunakan; untuk benda kerja dengan permukaan yang tidak rata dan kelengkungan yang besar, probe cip kecil harus digunakan untuk mengurangkan kehilangan gandingan.
3.4 Sudut
Dalam pemeriksaan, paksi sinar ultrasonik harus tegak lurus dengan kecacatan sebanyak mungkin. Oleh itu, pilihan sudut harus berdasarkan jenis dan kedudukan kecacatan yang mungkin ada pada objek pemeriksaan dan keadaan pengesanan bahan kerja yang dibenarkan. Gunakan undang-undang pantulan dan pembiasan dan pengetahuan geometri yang berkaitan untuk memilih sudut yang sesuai. Probe. Mengambil nilai K probe dalam pengesanan gelombang melintang, misalnya, sudut pembiasan mempunyai kesan yang lebih besar terhadap kepekaan pengesanan, arah sumbu pancaran suara, dan jalur suara gelombang primer (jarak dari titik kejadian ke titik pantulan bawah). Untuk pengesanan benda kerja keluli dengan probe serong plexiglass, apabila β=40 ° (K=0.84), transmisi berulang tekanan suara adalah yang tertinggi, iaitu kepekaan pengesanan adalah yang tertinggi. Dapat dilihat bahawa nilai K besar, nilai β besar, dan jalur suara gelombang primer besar. Oleh itu, dalam pengesanan sebenar, apabila ketebalan benda kerja kecil, nilai K yang lebih besar harus dipilih untuk meningkatkan jalur suara gelombang primer dan mengelakkan pengesanan di kawasan medan dekat. Apabila ketebalan benda kerja besar, nilai K kecil harus dipilih untuk mengurangkan pelemahan yang disebabkan oleh jalan suara yang berlebihan, dan senang mencari kecacatan pada kedalaman yang besar. Dalam pemeriksaan kimpalan, juga perlu memastikan bahawa pancaran bunyi utama dapat mengimbas keseluruhan bahagian kimpalan. Untuk akar pengelasan satu sisi tanpa penembusan, masalah pantulan sudut akhir harus dipertimbangkan. K=0.7 ～ 1.5, kerana K< 0.7="" atau="" k=""> 1.5, daya kilas sudut akhir sangat rendah, yang mudah menyebabkan pemeriksaan terlewat.
