目前,國(guó)內(nèi)針對(duì)大規(guī)格棒材的超聲在線檢測(cè)研究較多,而小直徑棒材的研究?jī)?nèi)容,主要是探頭及其參數(shù)選擇和手動(dòng)檢測(cè)工藝。由于小直徑棒材,其圓周曲面的曲率較大,聲束發(fā)散嚴(yán)重,會(huì)產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換,形成表面變形波,加上信號(hào)噪聲高,信噪比低,對(duì)缺陷進(jìn)行定位、定量、定性較為困難,因此對(duì)小直徑棒材在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的研究是很有必要的,具有一定的市場(chǎng)價(jià)值。

無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中五大檢測(cè)技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性,單一的檢測(cè)方式已不能滿(mǎn)足案例和設(shè)備的全面檢測(cè)需要。復(fù)合式無(wú)損檢測(cè)技術(shù)就是將兩種或兩種以上的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以相互佐證、相互補(bǔ)充等各種方式結(jié)合起來(lái),從而提高檢測(cè)的全面性、可靠性和準(zhǔn)確性。針對(duì)直徑為Φ1mm-Φ30mm鈦合金棒材,系統(tǒng)中采用了超聲與渦流復(fù)合式無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。超聲波有助于發(fā)現(xiàn)棒材內(nèi)部缺陷,而渦流對(duì)表面缺陷較為敏感,這兩種方式的結(jié)合滿(mǎn)足了棒材檢測(cè)的全面性。

超聲波檢測(cè)棒材的超聲檢測(cè)工藝參考《GJB 1580A-2004變形金屬超聲檢驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合被測(cè)工件的具體情況進(jìn)行制定。對(duì)于Φ16mm以上的棒材可采用“騎馬式”探頭對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),而對(duì)于更小直徑的鈦合金棒材適合采用水浸聚焦探頭。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為避免頻繁更換探頭,選用了四個(gè)水浸聚焦探頭,選用的晶片尺寸為6mm,頻率5MHz,包括一個(gè)點(diǎn)聚焦探頭,三個(gè)線聚焦探頭,焦距范圍是10-20mm不等,同時(shí)采用縱波及橫波進(jìn)行探傷?？v波用于檢測(cè)標(biāo)樣中的平底孔,調(diào)節(jié)點(diǎn)聚焦探頭聲束焦點(diǎn)至棒材底面和中心位置的1/2處。橫波由聲束經(jīng)過(guò)棒材表面的折射產(chǎn)生,調(diào)節(jié)好偏心距、角度以及聲束焦點(diǎn),能對(duì)棒材表面和近表面缺陷有著很好的檢出率。為了避免漏檢,將兩個(gè)探頭分布在偏心位置以及角度位置,分別檢測(cè)棒材內(nèi)徑向缺陷和軸向缺陷。設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)偏心距進(jìn)行了分析計(jì)算得到的調(diào)節(jié)范圍是0.69mm-4.14mm。超聲檢測(cè)儀器采用某品牌4通道探傷儀器。其重復(fù)頻率可達(dá)20000Hz,單通道5000Hz,可滿(mǎn)足200mm/s的線速度檢測(cè)。檢測(cè)軟件以A型掃描為主,4個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行檢測(cè),每個(gè)通道設(shè)置相應(yīng)的閘門(mén),便可實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出。

渦流檢測(cè)直徑小于5mm的棒材其缺陷存在的深度處于超聲檢測(cè)的“盲區(qū)”。由于集膚效應(yīng)的存在,渦流檢測(cè)能發(fā)現(xiàn)工件的表面或者近表面的缺陷。因此系統(tǒng)中采用了渦流檢測(cè)作為超聲檢測(cè)有效的補(bǔ)充手段來(lái)檢測(cè)棒材表面和直徑小于5mm的棒材。檢測(cè)工藝參考《GJB 2098-1997渦流檢驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn),渦流檢測(cè)儀器采用某品牌Vector 22型儀器。渦流檢測(cè)時(shí),由于渦流密度隨檢測(cè)線圈離被檢表面距離的增加而減小,為了檢出不同深度的缺陷,需要調(diào)整檢測(cè)頻率。分析計(jì)算出在頻率3KHz-400KHz下的滲透深度為6.82mm-0.6mm。為了提高檢測(cè)效率,采用了兩組內(nèi)插式檢測(cè)線圈,固定在傳動(dòng)裝置上,保證了工件在檢測(cè)線圈之間能均勻、平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng),并傳送速度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。