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實(shí)驗(yàn)報(bào)告丨環(huán)陣相控陣探頭螺栓檢測(cè)

閱讀:730        發(fā)布時(shí)間:2022-12-6

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域大量使用螺栓進(jìn)行緊固連接,包括橋梁、風(fēng)電、高鐵等許多關(guān)鍵部件的連接。其中還有一些是帶中心孔的螺栓,而這些帶中心孔的螺栓檢測(cè)成為螺栓檢測(cè)中的難題。

本次,我們通過(guò)采用相控陣探傷儀配合環(huán)陣相控陣探頭,來(lái)驗(yàn)證環(huán)陣相控陣探頭是否能夠檢測(cè)螺栓類零件中的缺陷。



實(shí)驗(yàn)方法


主機(jī):Omni scan X3 相控陣探傷儀

探頭:5D26-12-64

試塊:螺栓試塊帶刻槽缺陷,刻槽位置為距螺帽表面20mm(在螺帽與螺桿交界處),80mm,140mm,刻槽深度1mm。


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實(shí)驗(yàn)過(guò)程


3.1    使用環(huán)陣探頭+相控陣線掃的檢測(cè)結(jié)果

先看激發(fā)8個(gè)晶片的檢測(cè)結(jié)果,其中20mm處螺帽與螺桿交界處的刻槽缺陷檢測(cè)結(jié)果如下。


缺陷深度21.89mm。


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80mm處的刻槽缺陷檢測(cè)結(jié)果如下,缺陷位置深度78.89mm。

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140mm處的刻槽缺陷檢測(cè)結(jié)果如下,缺陷位置深度138.17mm。

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其他條件不變,改變一次激發(fā)晶片數(shù)量至4個(gè)晶片的檢測(cè)結(jié)果如下,較淺的20mm和80mm缺陷較清晰,但140mm處的缺陷信號(hào)比較弱。

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改變一次激發(fā)晶片數(shù)量至2個(gè)晶片的檢測(cè)結(jié)果如下,此時(shí)幾乎無(wú)法發(fā)現(xiàn)140mm處的缺陷信號(hào)。

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而如果增加一次激發(fā)晶片數(shù)量至16個(gè)晶片的檢測(cè)結(jié)果如下,140mm處的缺陷信號(hào)更加清晰,但由于晶片環(huán)形排列,16晶片跨越的弧度較大,無(wú)法有效形成聚焦,因而信號(hào)被拉長(zhǎng)放大。這與線陣探頭的信號(hào)成像規(guī)律剛好相反。

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如果增加一次激發(fā)晶片數(shù)量至32個(gè)晶片的檢測(cè)結(jié)果如下,此時(shí)由于32晶片跨越了一半的晶片寬度,也就是整個(gè)半個(gè)圓弧的晶片都被激發(fā),此時(shí)由于這32個(gè)晶片不在一條水平線上直線排列,而是半圓弧型排列,聲束無(wú)法聚焦,信號(hào)變形嚴(yán)重,也幾乎無(wú)法發(fā)現(xiàn)140mm處的缺陷信號(hào)。

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小結(jié):由上面的線掃檢測(cè)結(jié)果可知,當(dāng)使用8個(gè)晶片進(jìn)行螺栓檢測(cè)時(shí)可以得到相對(duì)更好的檢測(cè)結(jié)果,而使用更少的晶片激發(fā)時(shí),由于激發(fā)晶片過(guò)少,聲束穿透能力降低,檢測(cè)更深的缺陷的能力變?nèi)?;而使用更多的晶片激發(fā)時(shí),由于激發(fā)晶片增加,導(dǎo)致晶片由于不在一條直線上而造成聚焦能力反而降低,信號(hào)被拉長(zhǎng)放大。

3.2    使用全聚焦的檢測(cè)結(jié)果

使用全聚焦技術(shù)同樣可以發(fā)現(xiàn)這些刻槽缺陷,且深度和位置與實(shí)際一致,缺陷信噪比較好。


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但由于該試塊是不帶中心孔的螺栓試塊,所以需要考慮如果檢測(cè)帶中心孔的試塊可能對(duì)全聚焦聲束合成造成的影響。

3.3    使用線陣探頭扇掃的檢測(cè)結(jié)果

使用線陣探頭,并使用扇掃同樣可以發(fā)現(xiàn)這些缺陷,但如果要發(fā)現(xiàn)20mm位置的螺帽與螺桿交界處的刻槽,則需要使用楔塊以增大進(jìn)入螺栓的入射角,且該刻槽缺陷與螺帽的邊緣底面信號(hào)很接近,比較難分辨。


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如果想檢測(cè)80mm和140mm位置的缺陷,則需要使用不帶楔塊的方式,以避免由于楔塊的固有回波影響檢測(cè)結(jié)果。


下面是80mm和140mm位置缺陷的檢測(cè)結(jié)果,需要強(qiáng)調(diào)的是這兩個(gè)缺陷無(wú)法在一個(gè)位置被發(fā)現(xiàn),需要旋轉(zhuǎn)探頭才能夠被發(fā)現(xiàn)。

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實(shí)驗(yàn)總結(jié)


檢測(cè)方法比較

(1)使用環(huán)陣探頭+線掃方式,可以有效檢測(cè)出試塊上的缺陷。針對(duì)此環(huán)陣探頭,使用8個(gè)晶片激發(fā)可以得到檢測(cè)效果。

(2)使用環(huán)陣探頭+全聚焦方式,同樣可以有效檢測(cè)出試塊上的缺陷,且其信噪比較高。

(3)使用線陣探頭+扇掃方式,可以檢測(cè)出試塊上的三個(gè)缺陷,但對(duì)于20mm位置的缺陷需要使用楔塊,而對(duì)于80mm和140mm的缺陷需要卸掉楔塊,也就是說(shuō)需要二次檢測(cè)。同時(shí)需要旋轉(zhuǎn)探頭以覆蓋360°方向上的所有缺陷。

環(huán)陣探頭相比于線陣探頭的優(yōu)勢(shì):

(1)環(huán)陣探頭無(wú)需旋轉(zhuǎn)即可發(fā)現(xiàn)所有角度上的缺陷,而線陣探頭需要旋轉(zhuǎn)至少180°才能發(fā)現(xiàn)所有角度上的缺陷。

(2)環(huán)陣探頭無(wú)需使用楔塊即可發(fā)現(xiàn)近表面的螺帽與螺桿連接區(qū)域的缺陷,而線陣探頭需要使用楔塊來(lái)增大偏轉(zhuǎn)角度才能發(fā)現(xiàn)此處的缺陷。

(3)環(huán)陣探頭可以檢測(cè)中間帶孔的螺栓,而線陣探頭檢測(cè)中間帶孔的螺栓信號(hào)會(huì)受到阻擋,而導(dǎo)致不可檢。



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