目前,國內(nèi)針對大規(guī)格棒材的超聲在線檢測研究較多,而小直徑棒材的研究內(nèi)容,主要是探頭及其參數(shù)選擇和手動檢測工藝。由于小直徑棒材,其圓周曲面的曲率較大,聲束發(fā)散嚴重,會產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換,形成表面變形波,加上信號噪聲高,信噪比低,對缺陷進行定位、定量、定性較為困難,因此對小直徑棒材在線無損檢測系統(tǒng)的研究是很有必要的,具有一定的市場價值。

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

超聲波檢測棒材的超聲檢測工藝參考《GJB 1580A-2004變形金屬超聲檢驗方法》等標準,并結(jié)合被測工件的具體情況進行制定。對于Φ16mm以上的棒材可采用“騎馬式”探頭對其進行檢測,而對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)計時為避免頻繁更換探頭,選用了四個水浸聚焦探頭,選用的晶片尺寸為6mm,頻率5MHz,包括一個點聚焦探頭,三個線聚焦探頭,焦距范圍是10-20mm不等,同時采用縱波及橫波進行探傷?？v波用于檢測標樣中的平底孔,調(diào)節(jié)點聚焦探頭聲束焦點至棒材底面和中心位置的1/2處。橫波由聲束經(jīng)過棒材表面的折射產(chǎn)生,調(diào)節(jié)好偏心距、角度以及聲束焦點,能對棒材表面和近表面缺陷有著很好的檢出率。為了避免漏檢,將兩個探頭分布在偏心位置以及角度位置,分別檢測棒材內(nèi)徑向缺陷和軸向缺陷。設(shè)計時,對偏心距進行了分析計算得到的調(diào)節(jié)范圍是0.69mm-4.14mm。超聲檢測儀器采用某品牌4通道探傷儀器。其重復(fù)頻率可達20000Hz,單通道5000Hz,可滿足200mm/s的線速度檢測。檢測軟件以A型掃描為主,4個通道同時進行檢測,每個通道設(shè)置相應(yīng)的閘門,便可實現(xiàn)報警輸出。

渦流檢測直徑小于5mm的棒材其缺陷存在的深度處于超聲檢測的“盲區(qū)”。由于集膚效應(yīng)的存在,渦流檢測能發(fā)現(xiàn)工件的表面或者近表面的缺陷。因此系統(tǒng)中采用了渦流檢測作為超聲檢測有效的補充手段來檢測棒材表面和直徑小于5mm的棒材。檢測工藝參考《GJB 2098-1997渦流檢驗方法》等標準,渦流檢測儀器采用某品牌Vector 22型儀器。渦流檢測時,由于渦流密度隨檢測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)整檢測頻率。分析計算出在頻率3KHz-400KHz下的滲透深度為6.82mm-0.6mm。為了提高檢測效率,采用了兩組內(nèi)插式檢測線圈,固定在傳動裝置上,保證了工件在檢測線圈之間能均勻、平穩(wěn)地運動,并傳送速度可以進行調(diào)節(jié)。