[發明專利]一種鋁合金預拉伸板的水浸式相控陣超聲波檢測方法

有效

• 申請號: 201510269110.2
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104931581B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 鄭許;陳翊翀;彭斐;何克準;陳俊英
• 申請（專利權）人: 廣西南南鋁加工有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 陳科恒

技術領域

本發明涉及鋁合金檢測技術領域，尤其是一種鋁合金預拉伸板的水浸式相控陣超聲波檢測方法。

背景技術

航空航天工業需要大量的鋁合金預拉伸板制造各種航空零部件。隨著國防及航空科技的高速發展，對其內部質量檢測的要求日趨嚴格。我國生產的鋁合金預拉伸板內部質量控制是采用超聲波接觸無損檢測，但超聲波接觸法探傷的缺點是工作效率低，探傷人員勞動強度大，由于人的因素使探頭與板材的耦合壓力有很大差異，對不連續性評定差生誤差，在大批量探傷檢測中，聲束覆蓋率達不到探傷標準要求，使檢測結果的準確性產生誤差。目前，已經有研究人員對鋁合金預拉伸板的檢測方法進行了研究和改進。

如中國專利201410219162.4公開了一種超聲波水浸自動探傷鋁合金預拉伸板的檢測方法，使用高頻率水浸點聚焦探頭對6-15mm的鋁合金預拉伸板進行超聲波檢測；使用漆刷式探頭對板材厚度大于15mm的板材進行超聲波檢測。該方法使用高頻率水浸點聚焦探頭減小盲區，實現薄板的超聲波檢測，使用漆刷式探頭對厚板檢測以提高檢測效率。但該方法在檢測不同厚度的鋁合金預拉伸板時需要更換探頭并調用特定檢測工藝，十分不方便。另外，點聚焦探頭的有效聲束直徑小，掃描步進小，導致檢測效率也不高。除此，該技術為了保證超聲波探頭的有效性，每個探頭每年還需要進行至少一次校準，耗費大量資金和時間。

又如中國專利201210224347.5公開了一種鋼板斷續夾層超聲相控陣監測方法，在被檢測鋼板上設置網格，然后使用相控陣超聲波儀器對網格進行逐個掃描，適用于在役鋼板的超聲波檢測。但在作為機加工原料的鋁合金預拉伸板的批量生產中，該方法的機械自動化檢測效率比較低。因為該方法需在檢測前安裝網格，從而將被檢測鋼板劃分成多個小區域然后逐個進行掃描。

此外，現有的技術中還有使用接觸式的小盲區、高分辨力、大角度TR雙晶組合縱波探頭，通過設計TR探頭并在TR探頭前端加裝延遲塊，可以在一定程度上縮短工件中近場區長度并減小了探傷盲區，從而使適用的鋁合金預拉伸板探傷最小厚度達到6mm。但該方法僅適用于人工手動超聲波探傷，受檢測人員注意力集中程度和熟練程度影響大。

發明內容

本發明的發明目的在于：解決水浸式自動化超聲波檢測的檢測效率和表面分辨率瓶頸問題，提供一種高效、可靠、工作程序簡易的鋁合金預拉伸板水浸式自動化相控陣超聲波檢測方法，為鋁合金預拉伸板的質量保證提供了一種高效率、高重復性、高再現性的無損檢測手段。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鋁合金預拉伸板的水浸式相控陣超聲波檢測方法，包括以下步驟：

(1)選擇相控陣超聲波檢測儀，準備成套的符合客戶驗收標準的平底孔試塊，選取厚度為6mm-150mm的鋁合金預拉伸板作為待檢測板材，將板材放置在相控陣超聲波檢測儀的升降臺上，隨升降臺浸入水槽內的水中；

(2)根據被檢測板材的厚度進行以下操作：a.調用符合客戶驗收標準的距離-波幅曲線；b.選用頻率5-15MHz的線性相控陣超聲波探頭；c.設置高、低通濾波；d.選擇虛擬探頭激發的晶片數；e.選擇虛擬探頭的激發模式；

(3)使用平底孔試塊的上表面對相控陣超聲波探頭的晶片進行校準和增益補償；

(4)使用平底孔試塊進行距離-波幅曲線校準；

(5)根據板材規格設定掃描范圍，使用小于300mm/s的速度進行超聲波掃描，掃描步進需保證超聲波有效聲束覆蓋50％以上，水溫保持在7℃-37℃；

(6)對可疑區域進行評估，標記缺陷，并根據評估結果出具報告；

(7)控制升降臺將板材提升到水面以上，并對板材進行干燥。

本發明中，步驟(2)中線性相控陣超聲波探頭的晶片數為64-256個。晶片寬度為0.6mm、晶片間距為0.1mm、晶片高度為10mm。

高低通濾波的應用主要在于超厚板探傷。超厚板的檢測難點在于檢測的噪音信號比薄板的強。噪音信號容易造成誤判。必須通過適當地設置高低通濾波才能提高超聲波檢測的有效性。在本發明步驟(2)中，高通濾波設置是以相控陣超聲波探頭中心頻率為基準，降低1.0MHz-2.5MHz；低通濾波設置以相控陣超聲波探頭中心頻率為基準，提高1.0MHz-5.0MHz。當檢測厚度大于100mm的板材時，高通濾波與探頭中心頻率的差值設為1.5-2.5MHz；低通濾波與探頭中心頻率的差值設2.5-5.0MHz；當檢測厚度大于150mm的板材時，高通濾波設為8.5MHz,低通濾波設為12.5MHz。