超聲波探傷工作原理
利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對超聲波傳播的影響來檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無損檢驗(yàn)方法。現(xiàn)在廣泛采用的是觀測聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法，此外還有觀測穿過材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5～5MHz之間。
常用的檢驗(yàn)儀器為A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據(jù)儀器示波屏上反射信號的有無、反射信號和入射信號的時(shí)間間隔、反射信號的高度，可確定反射面的有無、其所在位置及相對大小。儀器的基本結(jié)構(gòu)和原理見圖1。
超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)有多種波型，檢驗(yàn)中zui常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷；用橫波可探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測形狀簡單的制件上的表面缺陷；用板波可探測薄板中的缺陷。
在A型探傷儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的B型、C型探傷儀，可得到不同方向反射面的信號，也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內(nèi)部反射面的三維顯示圖。
上述各種探傷儀均利用脈沖電信號激勵(lì)壓電換能器發(fā)射超聲波，但也可用渦流聲換能器來檢驗(yàn)導(dǎo)電材料。這種換能器的換能過程在被探傷件表面進(jìn)行，無須與材料接觸，也不需要耦合劑，就可檢驗(yàn)表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料，在冶金工業(yè)中應(yīng)用較多。
超聲波在材料中傳播，由于吸收和散射等，強(qiáng)度會衰減，因此測量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減，有可能無損地了解材料組織均勻性的情況。
脈沖反射式超聲波法同其他無損檢驗(yàn)方法相比主要優(yōu)點(diǎn)是：
- 穿透能力強(qiáng)，探測深度可達(dá)數(shù)米
- 靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w
- 在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀及性質(zhì)等方面較為準(zhǔn)確
- 僅須從一面接近被檢驗(yàn)的物體
- 可立即提供缺陷檢驗(yàn)結(jié)果
- 操作安全,設(shè)備輕便
主要缺點(diǎn)是：
- 要由有經(jīng)驗(yàn)的人員謹(jǐn)慎操作
- 對粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查
- 對所發(fā)現(xiàn)缺陷作十分準(zhǔn)確的定性、定量表征仍有困難
參考書目
日本學(xué)術(shù)振興會製鋼第19委員會編：《超音波探傷法》 改訂新版日刊工業(yè)新聞社 東京 1974
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