南昌航空大學(xué) 超聲檢測(cè)課程設(shè)計(jì)旋翼梁

超聲檢測(cè)課程設(shè)計(jì)課題：旋翼梁的超聲檢測(cè)學(xué)院：測(cè)試與光電工程班級(jí)：11081211姓名：魏鑠巖指導(dǎo)老師：李堅(jiān)二零一四年九月十七日測(cè)試與光電工程學(xué)院

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書測(cè)控系11081211班 學(xué)生魏鑠巖學(xué)號(hào)11081211課題名稱： 旋翼梁 的超聲檢測(cè)課題設(shè)計(jì)要求：編制所指定工件的超聲探傷工藝規(guī)程，工藝卡。說明編制規(guī)程、工藝卡所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)的條目，所選擇參數(shù)的計(jì)算方法和過程。通過實(shí)踐驗(yàn)證所編的規(guī)程、工藝卡的合理性和可靠性，如不能正確檢測(cè)缺陷,則對(duì)所編規(guī)程進(jìn)行修改，直到能檢出。分析影響檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)因素，根據(jù)自己的實(shí)際的檢測(cè)過程，重點(diǎn)分析其中一種的原因以及解決方法。根據(jù)自己選定的標(biāo)準(zhǔn)中的驗(yàn)收規(guī)定，對(duì)缺陷定量、定性、定位。課題內(nèi)容：給定定工件實(shí)物名稱、材料、熱處理狀態(tài)等。根據(jù)超聲檢測(cè)原理和工藝步驟，設(shè)計(jì)探傷規(guī)程和工藝卡。編寫設(shè)計(jì)根據(jù)和原理說明。對(duì)實(shí)物進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，或做修改，反復(fù)，達(dá)到設(shè)計(jì)上合理，實(shí)踐上可行的要求。撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（內(nèi)含工件的檢測(cè)報(bào)告）。進(jìn)度安排：周一安排任務(wù)，任務(wù)說明周二s周四，查閱資料，設(shè)計(jì)。周四s周五答疑，驗(yàn)證確定設(shè)計(jì)任務(wù)。主要參考資料：GJB1580A-2004變形金屬超聲檢驗(yàn)方法JB4730-2005特種設(shè)備無損檢測(cè)鄭輝等編《超聲檢測(cè)》中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社2007年

學(xué)號(hào)：11081211學(xué)號(hào)：11081211學(xué)生姓名：魏鑠巖指導(dǎo)老師：李堅(jiān)摘要：超聲檢測(cè)是指用超聲波來檢測(cè)材料和工件、并以超聲檢測(cè)儀作為顯示方式的一種無損檢測(cè)方法。超聲檢測(cè)是利用超聲波的眾多特性（如反射和衍射），通過觀察顯示在超聲檢測(cè)儀上的有關(guān)超聲波在被檢材料或工件中發(fā)生的傳播變化，來判定被檢材料和工件的內(nèi)部和表面是否存在缺陷，從而在不破壞或不損害被檢材料和工件的情況下，評(píng)估其質(zhì)量和使用價(jià)值。本次課程設(shè)計(jì)利用超聲檢測(cè)的方法對(duì)旋翼梁進(jìn)行檢測(cè)。關(guān)鍵詞：旋翼梁、超聲、超聲檢測(cè)、缺陷指導(dǎo)老師簽名:目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言 1\o"CurrentDocument"1鋼鍛件超聲檢測(cè)和質(zhì)量分級(jí) 21.1范圍 2\o"CurrentDocument"1.2探頭 2\o"CurrentDocument"1.3單直探頭標(biāo)準(zhǔn)試塊 21.4檢測(cè)方法 3\o"CurrentDocument"一般原則 3\o"CurrentDocument"縱波檢測(cè) 31.4.3橫波檢測(cè) 4\o"CurrentDocument"1.5靈敏度的確定 5\o"CurrentDocument"1.6工件材質(zhì)衰減系數(shù)的測(cè)定 5\o"CurrentDocument"缺陷當(dāng)量的確定 6\o"CurrentDocument"1.8缺陷記錄 6\o"CurrentDocument"1.9質(zhì)量分級(jí)等級(jí)評(píng)定 6\o"CurrentDocument"2超聲檢測(cè)工藝卡 8\o"CurrentDocument"3縱波檢測(cè)旋翼梁（鍛件）編制說明 10\o"CurrentDocument"3.1調(diào)試好儀器 10\o"CurrentDocument"3.2探頭的選擇 10\o"CurrentDocument"3.3深度定標(biāo) 10\o"CurrentDocument"3.4確定起始靈敏度 10\o"CurrentDocument"3.5掃查方式 11\o"CurrentDocument"3.6耦合劑的選擇 11缺陷評(píng)定（見GJB1580A-2004） 11\o"CurrentDocument"4旋翼梁的超聲檢測(cè)報(bào)告 12\o"CurrentDocument"5總結(jié) 13\o"CurrentDocument"6致謝 14前言近年來，作為五大常規(guī)無損檢測(cè)方法之一的超聲檢測(cè)（ultrasonic）在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用。超聲檢測(cè)是一門新興的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。在工科高等院校中，應(yīng)用物理，檢測(cè)技術(shù)及儀器制造開設(shè)無損檢測(cè)的課程很多。它以物理學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)與材料科學(xué)為基礎(chǔ)，在不破壞材料的前提下，應(yīng)用近代物理學(xué)、電子學(xué)、和計(jì)算機(jī)科學(xué)提供的各種信息檢測(cè)與信息處理技術(shù)，及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)工程材料及其表面的各種缺陷；測(cè)定材料的各種性能與物理量，并給與評(píng)價(jià)。其應(yīng)用范圍廣泛檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，是檢測(cè)領(lǐng)域暢談的熱題之一。目前在工業(yè)生產(chǎn)中已成熟應(yīng)用的常規(guī)無損檢測(cè)方法包括五大類，他們分別是：射線檢測(cè)技術(shù)（RT）、超聲檢查（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）與渦流檢測(cè)（ET）。超聲檢測(cè)是常規(guī)無損檢測(cè)的重要方法之一。超聲檢測(cè)是聲源產(chǎn)生超聲波采用一定的方式使超聲波進(jìn)入工件。超聲波在構(gòu)件中傳播并與工件中的材料及其中的缺陷發(fā)生作用，使傳播方向或特征被改變。改變后的超聲波被檢測(cè)設(shè)備接收并對(duì)其進(jìn)行處理分析。根據(jù)接收的超聲波的特征評(píng)估工件本身及其內(nèi)部是否存在缺陷。可以檢測(cè)工件的內(nèi)部叫深的缺陷，這是磁粉檢測(cè)無法達(dá)到的，比射線更安全效率也更高，檢測(cè)也比較方便。材料基本不受限制。應(yīng)用廣泛。超聲檢測(cè)在五大常規(guī)檢測(cè)中具有極其重要的位置，通過本次實(shí)踐與理論的結(jié)合讓我提高了對(duì)超聲檢測(cè)理論的理解和實(shí)際的應(yīng)運(yùn)。1鋼鍛件超聲檢測(cè)和質(zhì)量分級(jí)1.1范條適用于承壓設(shè)備用碳鋼和低合金鋼鍛件的超聲檢測(cè)和質(zhì)量分級(jí)。本條不適用于奧氏體鋼等粗晶材料鍛件的超聲檢測(cè)，也不適用于內(nèi)、外半徑之比小于80%的環(huán)形和筒形鍛件的周向橫波檢測(cè)。1.2探頭雙晶直探頭的公稱頻率應(yīng)選用5MHz。探頭晶片面積不小于150mm2；單晶直探頭的公稱頻率應(yīng)選用2?5MHz，探頭晶片一般為屮14?屮25mm。1.3單直探頭標(biāo)準(zhǔn)試塊采用CSI試塊，其形狀和尺寸應(yīng)符合圖1和表1的規(guī)定。如有需要也可采用其它對(duì)比試塊。圖1CSI標(biāo)準(zhǔn)試塊

表1CSI標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸試塊序號(hào)CSI-1CSI-2CSI-3CSI-4L50100150200D50608080mm1.3.1檢測(cè)面是曲面時(shí)，應(yīng)采用CSIII標(biāo)準(zhǔn)試塊來測(cè)定由于曲率不同而引起的聲mm能損失，其形狀和尺寸按圖2所示。1.3.2檢測(cè)時(shí)機(jī)。檢測(cè)原則上應(yīng)安排在熱處理后，孑L、臺(tái)等結(jié)構(gòu)機(jī)加工前進(jìn)行,85CSIII標(biāo)準(zhǔn)試塊檢測(cè)面的表面粗糙度RaW6.3仇m85CSIII標(biāo)準(zhǔn)試塊1.4檢測(cè)方法1.4.1 一般原則鍛件應(yīng)進(jìn)行縱波檢測(cè)，對(duì)筒形和環(huán)形鍛件還應(yīng)增加橫波檢測(cè)1.4.2縱波檢測(cè)a）原則上應(yīng)從兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行檢測(cè)，盡可能地檢測(cè)到鍛件的全體積。

主要檢測(cè)方向如圖3所示。其它形狀的鍛件也可參照?qǐng)?zhí)行；b）鍛件厚度超過400mm時(shí)，應(yīng)從相對(duì)兩端面進(jìn)行100%的掃查。(d)(f)(d)(f)鋼鍛件橫波檢測(cè)應(yīng)按附錄C（規(guī)范性附錄）的要求進(jìn)行。1.5靈敏度的確定單直探頭基準(zhǔn)靈敏度的確定：當(dāng)被檢部位的厚度大于或等于探頭的3倍近場(chǎng)區(qū)長度，且探測(cè)面與底面平行時(shí)，原則上可采用底波計(jì)算法確定基準(zhǔn)靈敏度。對(duì)由于幾何形狀所限，不能獲得底波或壁厚小于探頭的3倍近場(chǎng)區(qū)時(shí)，可直接采用CSI標(biāo)準(zhǔn)試塊確定基準(zhǔn)靈敏度。掃查靈敏度一般不得低于最大檢測(cè)距離處的屮2mm平底孔當(dāng)量直徑。1?6工件材質(zhì)衰減系數(shù)的測(cè)定1.6.1在工件無缺陷完好區(qū)域，選取三處檢測(cè)面與底面平行且有代表性部位，調(diào)節(jié)儀器使第一次底面回波幅度（B1或Bn）為滿刻度50%,記錄此時(shí)衰減器讀數(shù),再調(diào)節(jié)衰減器，使第二次底面回波幅度（B2或Bm）為滿刻度的50%，兩次衰減器讀數(shù)之差即為（B1-B2）或（Bn-Bm）的dB差值（不考慮底面反射損失）。6.2衰減系數(shù)（TV3N，且滿足n>3N/T,m=2n=按式（1）計(jì)算：a=（（Bn-Bm）-6]/2（m-n）T （1）式中：a 衰減系數(shù)，dB/m（單程）；（Bn-Bm）——兩次衰減器的讀數(shù)之差，dB；T 工件檢測(cè)厚度，mm；N――單直探頭近場(chǎng)區(qū)長度，mm；m、n 底波反射次數(shù)。1.6.3衰減系數(shù)（T23N）按式（2）計(jì)算a=（B1-B2）-6]/2T （2）式中：（B1-B2）——兩次衰減器的讀數(shù)之差，dB；式中其余符號(hào)意義同式（1）的規(guī)定。1.6.4工件上三處衰減系數(shù)的平均值即作為該工件的衰減系數(shù)。1.7缺陷當(dāng)量的確定1.7.1被檢缺陷的深度大于或等于探頭的3倍近場(chǎng)區(qū)時(shí)，采用AVG曲線及計(jì)算法確定缺陷當(dāng)量。對(duì)于3倍近場(chǎng)區(qū)內(nèi)的缺陷，可采用單直探頭或雙晶直探頭的距離-波幅曲線來確定缺陷當(dāng)量。也可采用其它等效方法來確定。1.7.2計(jì)算缺陷當(dāng)量時(shí)，若材質(zhì)衰減系數(shù)超過4dB/m，應(yīng)考慮修正。1.8缺陷記錄1.8.1記錄當(dāng)量直徑超過屮4mm的單個(gè)缺陷的波幅和位置。1.8.2密集區(qū)缺陷：記錄密集區(qū)缺陷中最大當(dāng)量缺陷的位置和缺陷分布。餅形鍛件應(yīng)記錄大于或等于屮4mm當(dāng)量直徑的缺陷密集區(qū)，其它鍛件應(yīng)記錄大于或等于屮3mm當(dāng)量直徑的缺陷密集區(qū)。缺陷密集區(qū)面積以50mmX50mm的方塊作為最小量度單位，其邊界可由6dB法決定。1.8.3底波降低量應(yīng)按表2的要求記錄。表2由缺陷引起底波降低量的質(zhì)量分級(jí)等級(jí)IIIIIIV底波降BG/W8>8~1>14~>20~>26低量BF42026注：本表僅適用于聲程大于近場(chǎng)區(qū)長度的缺陷。1.9質(zhì)量分級(jí)等級(jí)評(píng)定1.9.1單個(gè)缺陷的質(zhì)量分級(jí)見表3。1.9.2缺陷引起底波降低量的質(zhì)量分級(jí)見表2。

表3單個(gè)缺陷的質(zhì)量分級(jí)等級(jí)IIIIIIWV缺陷當(dāng)里直徑甲4甲4+(>0dB~8dB)甲4+(>8dB~12dB)甲 4+(>12dB?16dB)>卩4+16dB缺陷密集區(qū)質(zhì)量分級(jí)見表4。表4密集區(qū)缺陷的質(zhì)量分級(jí)等級(jí)IIIIIIV密集區(qū)缺陷占檢測(cè)總面0>0?5>5~1>10~>20積的百分比，%0201.9.3表2、表3和表4的等級(jí)應(yīng)作為獨(dú)立的等級(jí)分別使用。1.9.4當(dāng)缺陷被檢測(cè)人員判定為危害性缺陷時(shí)，鍛件的質(zhì)量等級(jí)為V。

2超聲檢測(cè)工藝卡超聲檢測(cè)工藝卡 編號(hào)：D17產(chǎn)品名稱旋翼梁產(chǎn)品編號(hào)D17工件部件名稱厚度50mm部件編號(hào)規(guī)格300*50mm材料牌號(hào)LD5檢測(cè)時(shí)機(jī)熱軋后檢查項(xiàng)目鍛件坡口形式表面狀態(tài)熱扎退火毛面焊接方法儀器探頭參數(shù)儀器型號(hào)PXUT-27儀器編號(hào)探頭型號(hào)2.5P14Z試塊種類檢測(cè)面整個(gè)外表面掃查方式鋸齒和平仃掃查耦合劑30#機(jī)油表面補(bǔ)償4db掃描線調(diào)節(jié)深度1：1檢測(cè)靈敏度02一50mm技術(shù)要求檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)GJB1580A-2004檢測(cè)比例100%驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GJB1580A-2004合格級(jí)別I級(jí)（AAA級(jí)）

3縱波檢測(cè)旋翼梁（鍛件）編制說明3.1調(diào)試好儀器聲速調(diào)準(zhǔn)到5900m/s；調(diào)節(jié)聲程鍵使檢測(cè)范圍為一個(gè)合適的值；折射角度設(shè)為零度；通道為單探頭模式。（實(shí)驗(yàn)使用儀器PXUT-27型）3.2探頭的選擇選擇高的頻率有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷；聲束指向性好。但頻率越高，近場(chǎng)區(qū)長度越大，衰減越大。所以一般選擇低頻率的，常選擇0.5?2.5MHZ。探頭晶片尺寸越大，半擴(kuò)散角越小，聲束指向性越好，實(shí)際檢測(cè)大面積工件時(shí)，經(jīng)常選擇晶片大的，提高效率。但實(shí)際檢測(cè)中，考慮到檢測(cè)工件在檢測(cè)面很窄，一般選擇合適的晶片尺寸。本次檢測(cè)中綜合選擇的條件選擇2.5pl4N3.3深度定標(biāo)使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的試塊，用它的一次底波和二次底波進(jìn)行深度方向的i：i定標(biāo)。1） 用波門框住第一次底波，調(diào)節(jié)始波偏移使儀器的ps=試塊的厚度；2） 再用波門框住第二次底波，調(diào)節(jié)聲速使儀器的PS=試塊厚度的兩倍；3） 重復(fù)1）、2）的步驟直到兩次底波被框住時(shí)，在儀器上的顯示分別為試塊厚度的一倍和兩倍。3.4確定起始靈敏度計(jì)算起始靈敏度公式:H計(jì)算起始靈敏度公式:H二三（表面補(bǔ)償4dB）3.5掃查方式掃查前將儀器的增益調(diào)到起始靈敏度。再把要掃查的工件表面涂好耦合劑(30#機(jī)油)，注意掃查間距不應(yīng)大于探頭直徑的一半。掃查速度不應(yīng)超過150m/s；保證工件的全部被檢測(cè)區(qū)域都能被超聲束所覆蓋；應(yīng)盡量使主聲束與缺陷反射面相垂直，以獲得最大的回波高度。3?6耦合劑的選擇超聲檢測(cè)中使用的耦合劑，一般要求：容易附著在工件表面上，有足夠的浸潤性，以排除探頭與檢測(cè)面之間由工件表面污漬造成的空氣薄膜。聲特性阻抗盡量與被檢測(cè)材料的聲特性阻抗相差小，有利于超聲進(jìn)入工件；對(duì)人體沒有傷害，容易清除，價(jià)格廉價(jià)，來源廣，對(duì)工件沒有損害，本次實(shí)驗(yàn)選擇的是30#機(jī)油。3.7缺陷評(píng)定(見GJB158OA-2004)4旋翼梁的超聲檢測(cè)報(bào)告委托單位南昌航空大學(xué)報(bào)告編號(hào)檢驗(yàn)單位110812班11號(hào)檢驗(yàn)日期2014/9/18工件工件名稱旋翼梁工件編號(hào)D17工件規(guī)格300*50材料牌號(hào)LD5工件數(shù)量1工件狀態(tài)熱扎退火毛面檢測(cè)條件儀器型號(hào)PXUT-27探頭型號(hào)2.5P14N試塊型號(hào)耦合劑30#機(jī)油驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GJB1580A-2004驗(yàn)收等級(jí)I級(jí)（AAA級(jí)）起始靈敏度02—50（增益數(shù)為47.5d