棒材一体化超声检测系统研制

    0　引言

    棒材是将坯经过轧机轧制而成的。这类半成品在生产中产生的缺陷既有内部的也有表面的。内部缺陷是由锭、坯内缺陷在轧制过程中延展而成,主要是在中心部位的缩孔和夹杂物,还有在轧制过程中以这些缺陷为起点而产生的裂纹等,这类缺陷一般都沿纵轴延展,当轧制变形量较大时,缺陷也会变得更长些。水浸法检测时,探头与工件不发生直接接触,这样既可减少探头的磨损,又能消除直接按触法中那些难以控制的因素,同时也可提高检测速度,便于实现自动检测。水浸法检测中,由于声束在水中和钢中两次扩散,声束指向性差,声压损失也大,所以往往采用聚焦探头。

    目前,国内的棒材无损检测主要是依靠手工超声波探伤。该方式劳动强度大,检测效率低,对人的经验要求较高。由于手工几扫查不均匀,不可避免地存在漏检现象,探拐质量不稳定,并且只能进行A扫描显示,不够直观,且易出安全事故,另一方面,超声自动探伤设备虽然比较多,但是多应用于各种规则的平面或者曲面构件的扫查,而这种形式的金属棒材多为加工零件的原材料,表面粗糙,内部晶粒不规则,热轧棒材的圆柱度较差,目前的自动化超声探伤设备很难适应这样的探伤对象。如潍坊泰莱特无损检测设备有限公司的“硬质合金棒材缺陷超声半自动检测装置”,该装置主要用于硬质合金棒材表面或内部缺陷的无损检测,也可用于其他金属棒材的探伤。检测过程中,棒材自身旋转,手动调节超声探头位置。随着国民经济的发展,棒材的探伤量逐年增加,研制棒材自动检测设备势在必行。

    1　检测方法

    对于热轧成型的金属棒材来说,缺陷的种类一般为裂纹、夹渣等等,主要分布在棒材的芯部和近表面。本文设计的系统主要是用线聚焦探头,采用脉冲反射法对棒材进行纵波螺旋方式探伤。

    为了能够检测到各个位置上的缺陷,交替使用TR探头和平探头。在实际扫查过程中,系统首先进行快速预扫(先后装平探头和TR探头,并且采用最高速和大间距扫查,仅保存B+C图像,不保存各点的A图像),当快速预扫显示被检测棒材的近表面存在纵向缺陷时,需采用TR探头进行检测。T探头发出的超声波在圆柱内表面沿多边形传播,遇到近表面纵向缺陷时,超声波会产生反射,为R探头接收,这样就有效地削弱了表面杂波和其他干扰的影响,减少了误判。TR探头靠发射、接收特性的覆盖而实现相当于聚焦的效果。从结构噪声的角度来看,TR探头中,接收探头避开了发射探头附近的结构噪声集中区,因而也具有较好的降低结构噪声的效果。当快速预扫显示棒材芯部有缺陷时,还需要采用平探头进行检测。