ZG50SiMn铸造车轮和齿轮晶粒度的超声波检测方法

　　由于对铸造车轮和齿轮晶粒度的超声波检测无现行标准和技术文件可查,但晶粒度对铸件性能的影响又是不可忽视的,因此对铸造车轮和齿轮晶粒度的检 测就显得很有必要。当超声波在晶粒度粗大的材质中传播时,散射衰减严重,被散射的超声波沿着复杂的路径传播到探头,在示波屏上引起林状回波,使信噪比下 降,严重时噪声会湮没缺陷波。而在晶粒度较细的介质中,超声回波是以指数规律衰减的,两者对比非常明显。正火温度的适当与否对铸件晶粒度有着直接的影响, 通过制备在不同正火温度下的对比试块与实际工件的超声回波进行对比,来确定其晶粒度状况,从而为进一步调整正火温度提供依据。

　　1　检测仪器、试块和耦合剂^[1~4]

　　检测仪器的水平线性误差≤1%,垂直线性误差≤2%,衰减步距≤0.5dB,衰减器动态范围≥80dB。选用晶片直径为14 mm的纵波直探头,频率为5 MHz。

　　标准试块为CSK-ⅠA试块。对比试块分为机加工试块和毛坯试块两种,具体的制作和测试方法为,任意选用ZG50SiMn铸钢500~700 mm车轮3个,把轮缘分割成34块,每块规格为170 mm×100 mm×70 mm,分作两套经不同温度正火处理。一套两面加工,Ra=6.25μm,另一套作毛坯打砂处理,共17块,其中1~12号试块在实验室4 kW电炉加热保温2.5 h;13~17号试块在实验室5 kW高温碳矽棒炉加热保温3.5 h。

　　对制成后的试块进行超声波晶粒度检测,将所测数据与表1进行对照,以确定其是否符合要求。各试块的正火清晰度及晶粒度数据见表1。

　　测试时,机加工件的耦合剂为机油或甘油,毛坯件的耦合剂为机油和凡士林油各半混合。

　　调整仪器、校核仪器和检测铸件时所使用的耦合剂必须相同。

　　2　检测条件

　　机加工试块检测灵敏度的调整按表1中10号试块出现7次底波。最低反射波高度取满刻度的10%,抑制为0。

　　毛坯试块检测灵敏度的调整按表1中10号试块出现9次底波。最低反射波高度取满刻度的10%,抑制为0。

　　标准试块与被检工件的材质和铸造工艺必须相同。被检工件表面处理方法与试块相同。工件的检测面与底面必须平行。

　　3　检测方法

　　3.1　加工件

　　用底波多次反射法检测。以均匀压力进行5点测试(轮缘取4点,穿轴端面取1点),取近似呈指数衰减的反射次数为准。最低波高取满刻度10%。根据底波反射次数并对照表1和图谱来对工件进行评价。

　　3.2　毛坯件

　　用接触衰减法检测。毛坯件表面耦合损失较大,波形不稳,至少应测5点(轮缘取4点,穿轴端面取1点)。取波形较为稳定的衰减dB值为准(基准波高取满刻度的50%)根据衰减值的多少并对照表1和图谱来对工件进行评价。