超聲波檢測激光焊接缺陷原理
發(fā)布時間:2016-08-26 超聲波檢測(ultrasonic testing,UT),是利用超聲波在介質(zhì)中傳播、衰減、反射等特性來進行探傷的,由于其本身的特點,在焊接自動無損檢測中得到了廣泛應用。
超聲波檢翻基本原理
超聲波的傳播與衰減
超聲波是一種機械波,其振動頻率大于20kHz。是機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程。超聲波探傷是利用超聲波在探頭被檢材料中傳播時,根據(jù)材料的缺陷所顯示的聲學性質(zhì)對超聲波傳播的影響來探測缺陷的一種探傷方法。超聲波在傳播的過程中,由于介質(zhì)對聲波的衰減,以及聲波圖典型的超聲波探頭的聲場在傳播過程中的擴散,使得超聲波的能量臟著傳播距離的增加而減少。典型的超聲波探頭的聲場。
超聲波的產(chǎn)生和傳播過程。將脈沖振蕩囂產(chǎn)生肭電壓加至探頭的晶片上,劉用壓電效應產(chǎn)生超聲波,經(jīng)過耦合在被檢測物體中進行傳播。在傳播的過程中,遇到異質(zhì)界面(缺陷)會產(chǎn)生反射回波,網(wǎng)波到達晶片后被儀器接收、顯示或傳給計算機進行處理和識別。常規(guī)超聲檢測是以水平基線(x軸)表示距離或時間,用垂直于基線的偏轉(zhuǎn)(Y軸)表示幅度的一種信息顯示方法,也稱作A型顯示。常規(guī)超聲探傷中的波形觀察方法,顯示屏上缺陷回波的位置正比于缺陷在被檢測件中的位置。
超聲波的界面行為
當超聲波垂直入射到由兩種不同介質(zhì)構(gòu)成的異質(zhì)界面上時,一部分超聲波(入射波)被反射;其余部分(透射波)將穿過界面繼續(xù)傳播,這兩部分的比率取決于界面兩側(cè)介質(zhì)的密度和超聲波在該介質(zhì)中的傳播速度(聲速)。例如,鋼和空氣兩者的密度和聲速相差很大,因此超聲波在其界面
上幾乎100%地反射;而鋼和水接觸時,88%的能量被反射,12%穿透界面。同時,反射比率的大小僅取決于二介質(zhì)聲阻抗2之差,而與何者為第一介質(zhì)無關。如上所述,如果探頭與被檢物之間有空氣時,超聲波是完全不能傳過去的,必須利用油或水等介質(zhì)(耦合荊)進行耦合。
當超聲波傾斜入射到界面上時,在界面上會產(chǎn)生反射和折射。折射波的方向與入射波方向一般是不相同的。超聲波傾斜入射到異質(zhì)界面時的行為,這里假設介質(zhì)I (聲速c,)的聲阻抗小于介質(zhì)Ⅱ(聲速。2)的聲阻抗。此時,入射角。和折射角日是由兩種介質(zhì)中的聲速決定的。
在焊縫探傷中多用斜探頭,即采用橫渡探傷,斜探頭就是利用上述原理制作的。從晶片發(fā)出的超聲波(縱波)傳人探頭內(nèi)的有機玻璃斜楔,傾斜人射到界面上(一般為有機玻璃和鋼)。當選擇合適的入射角時,使得入射角大于縱波的臨界角(即縱波全部反射),此時,被檢物中只有橫波。
超聲波探傷對于平面狀的缺陷,不管其厚度如何薄,只要超聲波是垂直入射的,就可以取得很高的反射回波。對于球形缺陷如氣孔,當其尺寸較小時,難以獲得足夠的反射回波。超聲波探傷對鋼板的層疊、分層和裂紋缺陷的探傷分辨率都是很高的,面對單個氣孔的探傷分辨率則很低。超聲波探傷的靈敏度與使用的探傷面探頭頻率、儀器設備、被檢測件的材質(zhì)以及缺陷性質(zhì)和取向等有關。對缺陷種類的判斷(即定性)需要有熟練的技術(shù)和經(jīng)驗。