本發(fā)明涉及一種7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷方法。
背景技術(shù)：
7×××系鋁合金方鑄錠是用于制造航空、航天的重要原材料。由于鋁合金鑄錠組織不均勻、晶粒粗大、透聲性差，易產(chǎn)生較大的電噪聲信號，因此鑄錠超聲波探傷難度較大。其內(nèi)部組織的檢驗，常規(guī)方法是低倍檢驗法，即按照整熔次切取一定數(shù)量鑄塊試片進行金相內(nèi)部組織的檢驗。這種檢驗方法對于分布無規(guī)律的夾雜、化合物聚集等冶金缺陷檢出的幾率很低。往往由于鑄錠內(nèi)部組織缺陷存在，鑄錠經(jīng)過多道工序加工到成品板材后，最終因超聲波探傷超標而報廢，浪費人力、物力、能源，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有探傷方法對分布無規(guī)律的夾雜、化合物聚集等冶金缺陷檢出率低，經(jīng)多道工序加工造成板材報廢的問題，而提供一種7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷方法。
一種7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷方法具體按以下步驟進行：
一、探頭選擇：選擇縱波單晶直探頭作為探頭，選擇型號為5p8×15×2-2°雙晶組合探頭作為板材跟蹤探傷探頭；按實際需要將晶片直徑為25mm、探頭頻率為1mhz的縱波單晶直探頭作為1號探頭，編號為1p25；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為1mhz的縱波單晶直探頭作為2號探頭，編號為1p28；將晶片直徑為25mm、探頭頻率為2mhz的縱波單晶直探頭作為3號探頭，編號為2p25；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為2mhz的縱波單晶直探頭作為4號探頭，編號為2p28；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為2.5mhz的縱波單晶直探頭作為5號探頭，編號為2.5p28；將晶片直徑為20mm、探頭頻率為5mhz的縱波單晶直探頭作為6號探頭，編號為5p20；
二、制作對比試塊：選取厚度為520mm的7×××系鋁合金方鑄錠作為對比試塊基材，對比試塊基材經(jīng)均火、表面銑面，機械加工成尺寸為480mm×200mm×200mm的方鑄錠；然后在方鑄錠的一個200mm×200mm面上加工四個平底孔人工傷，以寬度方向為x軸，以高度方向為y軸建立坐標系，以x＝70mm、y＝100mm為1號人工傷，以x＝100mm、y＝130mm為2號人工傷，以x＝130mm、y＝100mm為3號人工傷，以x＝100mm、y＝70mm為4號人工傷，加工完得到對比試塊；
三、測試探頭及制作avg曲線：對步驟一得到的1～6號探頭進行性能指標測試，確定1～6號探頭可正常使用，然后對1～6號探頭利用標準試塊測試增益值，并制作avg曲線，儲存到儀器中，待現(xiàn)場探傷時作為評定缺陷的參考；
四、對比試塊探傷試驗：采用步驟二得到的對比試塊分別對步驟一得到的1～6號探頭進行人工缺陷檢測試驗，確定不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比；
五、不同頻率探頭大平底增益值計算：采用大平底公式計算出不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比的理論值，與步驟四得到的不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比進行比對，驗證步驟一得到的1～6號探頭的探傷效果；
六、采用步驟一得到的1～6號探頭對尺寸為483mm×1306mm×5360mm的方鑄錠進行超聲波探傷，探傷前在平底孔上將波幅調(diào)至滿幅的80％作為起始靈敏度，在步驟四得到的不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比的基礎(chǔ)上，針對不同尺寸的平底孔人工傷將其增益值提高6db作為掃查靈敏度進行超聲波探傷；通過步驟六的探傷效果確定1～6號探頭中的一個為最優(yōu)探頭；
七、采用最優(yōu)探頭對待測鑄錠進行檢測，排除有缺陷鑄錠，將無缺陷鑄錠加工成成品板材；采用板材跟蹤探傷探頭對成品板材進行a級超聲波檢測，即完成7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷。
本發(fā)明的優(yōu)點：
本發(fā)明探傷方法填補了鑄錠超聲波探傷的空白，是對超聲波檢驗技術(shù)的拓展與嘗試，彌補了常規(guī)低倍檢驗法缺陷檢出率低的問題。避免了人力、物力、能源的浪費以及給企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失。
具體實施方式
具體實施方式一：一種7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷方法具體按以下步驟進行：
一、探頭選擇：選擇縱波單晶直探頭作為探頭，選擇型號為5p8×15×2-2°雙晶組合探頭作為板材跟蹤探傷探頭；按實際需要將晶片直徑為25mm、探頭頻率為1mhz的縱波單晶直探頭作為1號探頭，編號為1p25；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為1mhz的縱波單晶直探頭作為2號探頭，編號為1p28；將晶片直徑為25mm、探頭頻率為2mhz的縱波單晶直探頭作為3號探頭，編號為2p25；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為2mhz的縱波單晶直探頭作為4號探頭，編號為2p28；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為2.5mhz的縱波單晶直探頭作為5號探頭，編號為2.5p28；將晶片直徑為20mm、探頭頻率為5mhz的縱波單晶直探頭作為6號探頭，編號為5p20；
二、制作對比試塊：選取厚度為520mm的7×××系鋁合金方鑄錠作為對比試塊基材，對比試塊基材經(jīng)均火、表面銑面，機械加工成尺寸為480mm×200mm×200mm的方鑄錠；然后在方鑄錠的一個200mm×200mm面上加工四個平底孔人工傷，以寬度方向為x軸，以高度方向為y軸建立坐標系，以x＝70mm、y＝100mm為1號人工傷，以x＝100mm、y＝130mm為2號人工傷，以x＝130mm、y＝100mm為3號人工傷，以x＝100mm、y＝70mm為4號人工傷，加工完得到對比試塊；
三、測試探頭及制作avg曲線：對步驟一得到的1～6號探頭進行性能指標測試，確定1～6號探頭可正常使用，然后對1～6號探頭利用標準試塊測試增益值，并制作avg曲線，儲存到儀器中，待現(xiàn)場探傷時作為評定缺陷的參考；
四、對比試塊探傷試驗：采用步驟二得到的對比試塊分別對步驟一得到的1～6號探頭進行人工缺陷檢測試驗，確定不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比；
五、不同頻率探頭大平底增益值計算：采用大平底公式計算出不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比的理論值，與步驟四得到的不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比進行比對，驗證步驟一得到的1～6號探頭的探傷效果；
六、采用步驟一得到的1～6號探頭對尺寸為483mm×1306mm×5360mm的方鑄錠進行超聲波探傷，探傷前在平底孔上將波幅調(diào)至滿幅的80％作為起始靈敏度，在步驟四得到的不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比的基礎(chǔ)上，針對不同尺寸的平底孔人工傷將其增益值提高6db作為掃查靈敏度進行超聲波探傷；通過步驟六的探傷效果確定1～6號探頭中的一個為最優(yōu)探頭；
七、采用最優(yōu)探頭對待測鑄錠進行檢測，排除有缺陷鑄錠，將無缺陷鑄錠加工成成品板材；采用板材跟蹤探傷探頭對成品板材進行a級超聲波檢測，即完成7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷。
本實施方式中步驟二所述對比試塊的制作方法參照gb/t6519-2013中附錄a規(guī)定制作。
本實施方式步驟三中所述性能指標測試為探頭聲束偏離、有效聲束寬度等。
具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同點是：步驟六中所述超聲波探傷中所用耦合劑為機油。其他步驟與具體實施方式一相同。
本實施方式耦合劑應(yīng)符合gb/t6519-2013中7.5的規(guī)定。
步驟六中所述超聲波探傷所采用的儀器為大功率、發(fā)射能量強、抗干擾能力強的超聲波檢測儀
具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式三的不同點是：步驟二中所述平底孔人工傷的深度為10mm或20mm，平底孔直徑為φ1.2mm、φ2.0mm或φ3.2mm。其他步驟與具體實施方式三相同。
具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一或二的不同點是：步驟六中所述尺寸為483mm×1306mm×5360mm的方鑄錠的材質(zhì)與步驟二得到的對比試塊的材質(zhì)相同。其他步驟與具體實施方式一或二相同。
具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一或二的不同點是：步驟六中所述超聲波探傷中掃查間距不應(yīng)大于有效聲束寬度的二分之一，掃查速度不應(yīng)大于50mm/s。其他步驟與具體實施方式一或二相同。
通過以下實施例驗證有益效果：
實施例一：一種7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷方法具體按以下步驟進行：
一、探頭選擇：選擇縱波單晶直探頭作為探頭，選擇型號為5p8×15×2-2°雙晶組合探頭作為板材跟蹤探傷探頭；按實際需要將晶片直徑為25mm、探頭頻率為1mhz的縱波單晶直探頭作為1號探頭，編號為1p25；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為1mhz的縱波單晶直探頭作為2號探頭，編號為1p28；將晶片直徑為25mm、探頭頻率為2mhz的縱波單晶直探頭作為3號探頭，編號為2p25；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為2mhz的縱波單晶直探頭作為4號探頭，編號為2p28；將晶片直徑為28mm、探頭頻率為2.5mhz的縱波單晶直探頭作為5號探頭，編號為2.5p28；將晶片直徑為20mm、探頭頻率為5mhz的縱波單晶直探頭作為6號探頭，編號為5p20；
二、制作對比試塊：選取厚度為520mm的7×××系鋁合金方鑄錠作為對比試塊基材，對比試塊基材經(jīng)均火、表面銑面，機械加工成尺寸為480mm×200mm×200mm的方鑄錠；然后在方鑄錠的一個200mm×200mm面上加工四個平底孔人工傷，以寬度方向為x軸，以高度方向為y軸建立坐標系，以x＝70mm、y＝100mm為1號人工傷，以x＝100mm、y＝130mm為2號人工傷，以x＝130mm、y＝100mm為3號人工傷，以x＝100mm、y＝70mm為4號人工傷，加工完得到對比試塊；平底孔人工傷的尺寸為：1號人工傷的深度為10mm，平底孔直徑為φ1.2mm；2號人工傷的深度為10mm，平底孔直徑為φ2.0mm；3號人工傷的深度為20mm，平底孔直徑為φ2.0mm；4號人工傷的深度為10mm，平底孔直徑為φ3.2mm；
三、測試探頭及制作avg曲線：對步驟一得到的1～6號探頭進行性能指標測試，確定1～6號探頭可正常使用，然后對1～6號探頭利用標準試塊測試增益值，并制作avg曲線，儲存到儀器中，待現(xiàn)場探傷時作為評定缺陷的參考；
四、對比試塊探傷試驗：采用步驟二得到的對比試塊分別對步驟一得到的1～6號探頭進行人工缺陷檢測試驗，確定不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比,得到表1；
表1不同探頭檢測不同埋深、不同孔徑人工缺陷的靈敏度信噪比(增益值)
五、不同頻率探頭大平底增益值計算：采用大平底公式計算出不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比的理論值，與步驟四得到的不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比進行比對，得到表2；驗證步驟一得到的1～6號探頭的探傷效果；
根據(jù)大平底—平底孔計算公式：
式中：δdb為同一深度下大平底與平底孔的回波聲壓分貝差，λ為聲波在傳播介質(zhì)中的波長，x為平底孔埋藏深度，φ為平底孔直徑；
表2不同頻率探頭在不同靈敏度下檢驗時的增益值
六、采用步驟一得到的1～6號探頭對尺寸為483mm×1306mm×5360mm的方鑄錠進行超聲波探傷，探傷前在平底孔上將波幅調(diào)至滿幅的80％作為起始靈敏度，在步驟四得到的不同尺寸的平底孔人工傷靈敏度信噪比的基礎(chǔ)上，針對不同尺寸的平底孔人工傷將其增益值提高6db作為掃查靈敏度；掃查間距不應(yīng)大于有效聲束寬度的二分之一，掃查速度不應(yīng)大于50mm/s；通過步驟六的探傷效果確定1～6號探頭中的一個為最優(yōu)探頭；所述尺寸為483mm×1306mm×5360mm的方鑄錠的材質(zhì)與步驟二得到的對比試塊的材質(zhì)相同；通過不同頻率和晶片尺寸的探頭探傷試驗，探傷效果最佳(信噪比較高)的探頭為2p28，其它探頭噪聲較大。用2p28型號的探頭對其它熔次的10塊鑄錠進行超聲波檢測，其中1塊檢測到上表面邊部多處缺陷，肉眼觀察為不易發(fā)現(xiàn)的角裂紋；
七、采用型號為2p28的探頭對待測鑄錠進行檢測，去除有缺陷鑄錠，將無缺陷鑄錠加工成成品板材；采用型號為5p8×15×2-2°雙晶組合探頭對成品板材進行a級超聲波檢測，將型號為5p8×15×2-2°雙晶組合探頭置于φ1.2/80mm試塊上，移動探頭找到φ1.2平底孔最高回波，調(diào)節(jié)增益使φ1.2平底孔回波高度為示波屏滿刻度的80％，記錄增益讀數(shù)△1；然后把探頭放置在φ1.2/2.5mm試塊上，重復上述步驟，記錄讀數(shù)△2，選擇其中讀數(shù)較小的作為檢測基準靈敏度。在檢測靈敏度基礎(chǔ)上提高6db作為掃查靈敏度。其中2張板材心部有兩處單點不超標缺陷，其它板材整個檢測區(qū)域未發(fā)現(xiàn)缺陷，即完成7×××系鋁合金方鑄錠超聲波探傷。