Klassificerings-, funktions- och urvalsprinciper för sonder som används vid ultraljudsfeldetektering
1. Klassificering av ultraljud sonder:
Vid ultraljud fel detektering, olika typer av sonder behövs på grund av olika former, material, fel detektering ändamål och fel detektering villkor för de testade arbetsstyckena. Ultraljud sonder kan klassificeras enligt olika induktionsmetoder, i allmänhet finns det följande typer.
1) Enligt vågtypen som genereras i det detekterade arbetsstycket kan den delas in i längsgående vågsond, tvärgående vågsond, plåtvågsond (Lamb wave), krypande vågsond och ytvågsond.
2) Enligt riktningen för tillbudsljudstrålen kan den delas in i rak sond och sned sond.
3) Enligt sondens kopplingsläge och ytan på det testade arbetsstycket kan den delas in i kontaktsond och vätskesänkningssond.
4) Enligt materialet i den piezoelektriska skivan i sonden kan den delas in i vanlig piezoelektrisk wafersond och komposit piezoelektrisk wafersond.
5) Enligt antalet piezoelektriska plattor i sonden kan den delas in i en kristallsond, dubbelkristallsond och polykristallinsond.
6) Beroende på om ultraljud ljudstrålen kan fokuseras, är den uppdelad i fokuserad sond och icke-fokuserad sond.
7) Enligt ultraljud frekvensspektrumet kan det delas in i bredband och smalband sonder.
8) Enligt krökningen av det matchande detektions arbetsstycket kan den delas in i platt sond och böjd sond.
9) Speciell sond. Förutom allmänna sonder finns det några sonder under speciella förhållanden och för speciella ändamål.
2. Rollen som vanliga typiska sonder
1) Longitudinella vågsonder kallas vanligtvis raka sonder, som huvudsakligen används för att upptäcka defekter parallellt med detektionsytan, såsom platta, gjutning, smide etc.
2) Sneda sneda sonder med savvågsdetektering. Infallsvinkeln är mellan den första kritiska vinkeln och den andra kritiska vinkeln och den reflekterade vågen är ren savvåg. Det används främst för att upptäcka defekter vinkelrätt eller i en viss vinkel mot detektionsytan. Används för inspektion av svetsar, rör och smide.
3) Den längsgående vågsnederska sonden är en sond vars infallsvinkel är mindre än den första kritiska vinkeln. Syftet är att använda små vinkellånga längsgående vågor för defekt inspektion, eller när den tvärgående vågdämpningen är för stor, använd egenskaperna hos stark längsgående vågpenetration för att utföra longitudinell våg sned incidentinspektion. Var uppmärksam på förekomsten av tvärgående våginterferens i provet när du använder.
4) Krypande vågsond. Eftersom vinkeln på en krypande våg är mellan 75º ~ 83º, vilket är nästan vinkelrätt mot tjockleksriktningen på arbetsstycket som ska inspekteras, och det är nära 90º med den vertikala sprickan i arbetsstycket, har den god detektionskänslighet för vertikala sprickor, och den har god detektionskänslighet för arbetsstycket. Ytjämnhetskravet är inte högt, och det är lämpligt för yt- och nära-ytan sprickdetektering.
5) Infallsvinkeln för ytvågsonden (Rayleigh wave) bör vara nära den kritiska vinkeln där Rayleigh-vågen genereras, vanligtvis något större än den andra kritiska vinkeln. Eftersom ytvågens energi är koncentrerad inom 2 våglängder under ytan är känsligheten vid inspektion av ytsprickor extremt hög, och inspektionen är främst för yt- eller ytdefekter.
6) Dubbel kristallsond. Den dubbla kristallsonden har två piezoelektriska wafers, den ena används för att överföra ultraljudsvågor, och den andra används för att ta emot ultraljudsvågor. Enligt skillnaden i infallsvinkel αL är den uppdelad i längsgående våg dubbel kristall rak sond och tvärgående våg dubbel kristall sned sond. Den dubbla kristallsonden har följande fördelar: hög känslighet, mindre röra, litet blindområde, liten längd på det närmaste fältet i arbetsstycket och justerbart detekteringsområde. Den dubbla kristallsonden används främst för att upptäcka defekter nära ytan.
3. Urvalsprincipen för sonden vid ultraljudsfeldetektering
Det finns många typer av ultraljud sonder med olika prestanda. Därför, enligt formen på ultraljud fel detekteringsobjekt, ultraljud dämpning och tekniska krav, är ett rimligt urval av sonden grunden för att säkerställa rätt och tillförlitliga fel detektering resultat. Valet av ultraljud sond återspeglas främst i: sond typ, sond frekvens, sond chip storlek och sond vinkel, etc.
3.1 Sondtyp
I allmänhet bör sondens form väljas enligt arbetsstyckets form och platsen och riktningen på defekten som kan uppstå och försöka göra ultraljudsstråleaxeln vinkelrät mot defekten. Mer information finns i funktionsdelen av ovan nämnda vanliga typiska sonder.
3.2 Sondfrekvens
Ultraljud fel detektering frekvensen är mellan 0,5 och 15MHz, och urvalsområdet är relativt stort. I allmänhet bör följande faktorer beaktas när frekvensen väljs.
1) På grund av diffraktion av ultraljud vågor, känsligheten för ultraljud brist detektering är ungefär en halv våglängd. I samma material är ultraljud våghastigheten konstant, så att öka frekvensen kommer att förkorta ultraljud våglängden och förbättra detektion känsligheten, vilket är till hjälp för att hitta mindre defekter.
2) Frekvensen är hög, pulsbredden är liten och upplösningen är hög, vilket är fördelaktigt för att skilja intilliggande defekter och förbättra upplösningen.
3) Det kan ses från diffusionsformeln att om frekvensen är hög är ultraljudslängden kort, halvdiffusionsvinkeln är liten, ljudstrålen har god direktivitet och ultraljudsenergin är koncentrerad, vilket bidrar till att hitta och lokalisera defekter, med hög kvantitativ noggrannhet.
4) Från formeln för längden på den närmaste fältzonen är det känt att den höga frekvensen, längden på ultraljudsvågen och den stora längden på den närmaste fältzonen är ogynnsamma för feldetektering.
5) Det kan ses från dämpnings- och absorptionsformeln att dämpningen av ultraljudsvågor ökar kraftigt med ökningen av ultraljudsfrekvens och medelkornstorlek.
Genom ovanstående analys kan man se att frekvensen har ett större inflytande under ultraljud brist detektering, frekvensen är hög, fel detekteringskänsligheten och upplösningen är hög och strålens direktivitet är bra, vilket är fördelaktigt för feldetektering. Men högfrekvent, lång närfältsområde och stor medium dämpning är inte bra för feldetektering. Vid val av sondfrekvens bör därför omfattande hänsyn tas till omfattande analys av olika faktorer och rimligt urval. Generellt sett, på förutsättning att kraven på känslighet för feldetektering uppfylls, bör sonden med lägre frekvens väljas så mycket som möjligt. För smide, valsade delar och svetsade delar med finare korn väljs i allmänhet sonder med högre frekvens, vanligtvis 2,5-5,0 MHz. För gjutgods med grovkorn, austenitiskt stål och andra arbetsstycken bör en mjuk lågfrekvent sond användas, vanligtvis 0,5 ~ 2,5 MHz, annars om frekvensen är för hög kommer ultraljudsenergin att dämpas allvarligt.
3.3 Sondchip storlek
Formen på sondens skiva är i allmänhet rund och fyrkantig. Sondens chipstorlek har en viss inverkan på resultaten av ultraljud brist detektering. Följande faktorer bör beaktas vid val av
1) Halvdiffusionsvinkel. Från diffusionsvinkelformeln kan man se att ökningen av skivans storlek, minskningen av halvdiffusionsvinkeln, den goda strålens direktivitet och den koncentrerade ultraljudsenergin är fördelaktiga för feldetektering.
2) Feldetektering nära fältområde. Från formeln för längden på den närfältszon som finns kan man se att ökningen av waferens storlek och ökningen av längden på den närfältszon som ligger nära fältet inte är bra för felidentifiering.
3) Spånstorleken är stor, den utstrålade ultraljudsenergin är stark och skanningsområdet för sondens icke-diffusionsområde är stort och förmågan att hitta långdistansdefekter förbättras.
För arbetsstycken med ett stort feldetekteringsområde bör en stor spånsond användas för att förbättra effektiviteten vid feldetektering. Vid detektering av ett arbetsstycke med stor tjocklek bör en stor spånsond användas för att effektivt hitta långdistansdefekter. För små arbetsstycken bör små spånsonder användas för att förbättra defektens placering För kvantitativ noggrannhet bör småchipsonder användas. För arbetsstycken med ojämna ytor och stora krökningar bör småchipsonder användas för att minska kopplingsförlusten.
3.4 Metar
Vid inspektionen bör ultraljud strål axeln vara vinkelrät mot defekten så mycket som möjligt. Därför bör valet av vinkel baseras på typen och positionen för den defekt som kan finnas i inspektionsobjektet och arbetsstyckets tillåtna detekteringsförhållanden. Använd reflektions- och refraktionslagarna och relaterad geometrisk kunskap för att välja lämplig vinkel. sond. Genom att ta K-värdet för sonden i till exempel tvärvågsdetektering har refraktionsvinkeln större inverkan på detektionskänsligheten, ljudstråleaxelns riktning och den primära vågens ljudbana (avståndet från tillbudspunkten till den nedre reflektionspunkten). För detektion av stålverkstycken med plexiglassneda sonder, när β=40°(K=0,84) är ljudtryckets återgående transmittans den högsta, det vill säga detektionskänsligheten är den högsta. Det kan ses att K-värdet är stort, β är stort och ljudbanan för den primära vågen är stor. Därför bör ett större K-värde väljas för att öka ljudbanan för den primära vågen och undvika detektering i närområdet. När arbetsstyckets tjocklek är stor bör ett litet K-värde väljas för att minska dämpningen som orsakas av den överdrivna ljudbanan, och det är bekvämt att hitta defekterna på det stora djupet. Vid svetsinspektionen är det också nödvändigt att se till att helljuset kan skanna hela svetsdelen. För enkelsidiga svetsrötter utan penetration bör problemet med reflektion i slutvinkeln övervägas. K=0,7~1,5, eftersom K<0.7 or="" k="">1.5, slutvinkelreflektansen är mycket låg, vilket är lätt att orsaka missad inspektion.
