铜合金产品缺陷的超声定性检测

        超声探伤具有检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、能对缺陷进行定位和定量等特点,广泛应用于铜合金产品的检测,但由于超声探伤主要是根据反射回波来判断缺陷,因此对缺陷定性一直是超声探伤的难题[1]。随着科学技术的飞速发展,绝大多数铜加工和应用行业已不满足于利用超声法对铜合金产品内部缺陷进行定量检测,更注重的是缺陷定性检测,以进一步了解产生缺陷的原因,及时改进工艺;另一方面,又可以对存在不同性质缺陷的产品区别对待,以减少不必要的损失和浪费。

       结合铜合金产品的生产工艺,根据各种缺陷产生的机理以及存在的位置和分布状态,对超声探伤发现的缺陷反射回波高度、位置和动态波形变化规律进行反复观察和对比,并与解剖和断口分析相对照,基本掌握了铜合金产品常见缺陷的超声反射特征,有利于常见缺陷的定性超声检测。

1　铜合金产品超声探伤常见缺陷

       铜合金产品在铸造和压力加工过程中会产生各种缺陷,超声探伤能发现的铜合金产品内部存在的常见缺陷有缩孔残余、裂纹、挤压缩尾、层状断口、气孔和晶粒粗大等[2]。

1.1　缩孔残余

       铜合金铸件在凝固过程中,如果液态收缩和凝固收缩得不到补充,就会形成大而集中的孔洞,称为缩孔。它是铸造的一种伴生现象,缩孔均出现在铸件断面的中心区。铸件的缩孔若切除不干净,在后续的锻造和轧制过程中会形成缩孔残余。缩孔残余一般呈鸡瓜状裂纹或扁状的空洞(图1)。

1.2　裂纹

       铜合金在铸造、加工和使用中都能产生裂纹。超声探伤所发现的主要是铜合金在锻造、轧制、拉伸和热处理时,由于不均匀变形或加热过程中发生相变使材料中心受到拉应力而产生的内部裂纹,当拉应力超过材料的强度极限时产生由里向外的撕裂。裂纹多呈曲折的线条,中间稍宽,两头尖细(图2)。

1.3　层状断口

       某些铜合金在挤压过程中会出现一种由明显的纤维组织造成的缺陷即为层状断口[3],其特征是断口处呈层状,表面带有小裂纹和凹陷,在断口处作纵向高倍检查,可观察到有沿金属流动方向排列的链状夹渣和裂纹笔直向金属内部扩散的情况(图3)。层状断口有时与挤压缩尾相似,区别在于挤压缩尾出现在挤压制品的末端,而层状断口则一般出现在制品的前端,同时沿尾端方向逐渐减少。