一种齿轮坯轴向超声波探伤表面补偿方法与流程

本发明涉及一种超声波检验方法，尤其是一种齿轮坯轴向超声波探伤表面补偿方法，属于无损检测技术领域。

背景技术：

对比试块法是齿轮坯轴向超声波探伤确定探伤灵敏度和评价缺陷平底孔当量的方法之一。GB/T 11259标准规定对比试块必须采用与待检齿坯相同或相近的材质、相同的热处理状态材料制作。为了方便检验操作，每一种验收平底孔当量均制作一套对比试块。当齿轮品种、规格较多或探伤处所较多且不在同一地区时，要么每一处都必须定置整套试块，要么探伤人员需要随行携带整套试块，结果大大增加了检测和管理成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种无需携带试块即可完成多品种、各规格探伤的超声波探伤表面补偿方法，从而极大地方便超声波探伤操作。

为了达到上述目的，本发明的方法包括如下步骤：

第一步、制作至少四件材质和热处理状态与待探工件一致、厚度由薄到厚逐渐递增且底面制有孔径和深度相同平底孔的试块，其中最薄试块厚度等于直探头近场长度，次薄试块平底孔距离探测面的埋藏深度为直探头近场长度，最厚试块的厚度比最厚待探工件的厚度至少大20mm；

第二步、借助超声波探伤仪探测各试块本体的反射波以及平底孔的反射波，得到探测结果数据；

第三步、将探测结果数据逐一在以超声波反射距离和反射波幅为横、纵坐标的坐标图中描点，并用光滑曲线分别连接坐标图中各试块本体反射波的数据点及各试块平底孔反射波数据点，得到本体距离—波幅曲线和初始平底孔距离—波幅曲线；

第四步、借助超声波探伤仪探测待探工件，并将工件底面反射波幅与试块本体距离—波幅曲线上相应厚度的反射波幅比较，得到表面补偿值；

第五步、用表面补偿值对初始平底孔距离—波幅曲线进行补偿后，得到校准后的平底孔距离—波幅曲线；

第六步、对待探工件进行探测，当发现缺陷时，将缺陷声程距离和反射波幅与校准后的平底孔距离—波幅曲线上对应距离处的平底孔波幅相比较，得到缺陷平底孔当量。

由此可见，采用本发明后，无需携带试块即可方便地完成多品种、各规格齿轮坯轴向超声波探伤操作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例一的探测试块示意图。

图2为本发明实施例一的各试块本体的反射波探测示意图。

图3为本发明实施例一的本体距离—波幅曲线示意图。

图4为本发明实施例一的各试块平底孔的反射波探测示意图。

图5为本发明实施例一的平底孔距离—波幅曲线示意图。

图6为本发明实施例一的表面补偿值△dB获得示意图。

具体实施方式

实施例一

试验和研究均表明，工件的表面粗糙度是影响对比试块法缺陷定量精度的主要因素。本实施例用于齿轮坯的轴向超声波探伤，为了能够实现用一套平底孔试块检测所有材质和热处理状态一致的齿轮坯，而且试块不需要随着探伤人员流动，基本的创新思路是，采用制作试块自身底波的距离—波幅曲线的方法，将这一曲线储存到数字式超声波探伤仪某一通道中（模拟式超声波探伤仪可以用坐标纸手绘），同时制作好试块中平底孔的距离—波幅曲线，也将其储存到数字式超声波探伤仪不同的通道中（模拟式超声波探伤仪可以用坐标纸手绘）。实际探伤时，只需要将实际齿坯底面回波高度与试块自身底波的距离—波幅曲线相同深度点的回波高度比较，得到表面补偿值，然后将表面补偿值计入初始平底孔的距离—波幅曲线中，即可实施超声波探伤。

本实施例的具体步骤如下：

第一步、如图1所示，制作四件材质和热处理状态与待探齿轮坯一致、厚度由薄到厚逐渐递增且底面制有孔径和深度相同平底孔的1号至4号长方体试块。考虑到直探头超声波声场特性中， 近场长度（根据教科书的定义：近场长度为直探头直径平方除以四倍的超声波长d²/4λ——d为超声波探头直径，λ为超声波波长）处声场声轴声压最大，以后按照指数规律下降，试块底波距离—波幅曲线以及试块中平底孔的距离—波幅曲线如果不从近场长度处制作，将不能真实反映反射体的声压变化规律，给缺陷定量带来误差。因此，最薄的1号试块厚度H1等于直探头近场长度，次薄的2号试块平底孔距离探测面埋藏深度也为直探头近场长度H1。

本实施例的3号试块和4号试块的厚度分别按1号试块和2号试块的厚度差递增。实际上只要最厚试块的厚度至少比最厚待探工件的厚度大20mm以上（本实施例为25mm）即可，各试块的厚度不必形成等差级数。

各试块的表面光洁度3.2μm不低于实际待探齿轮坯工件的表面光洁度，因为数字式超声波探伤仪通常只能输入数值为正的补偿值。

第二步、如图2和图4所示，借助数字式超声波探伤仪分别探测各试块本体的反射波以及平底孔的反射波。

第三步、将探测结果数据逐一在以超声波反射距离mm和反射波幅dB为横、纵坐标的坐标图中描点，用光滑曲线分别连接坐标图中各试块本体反射波的数据点及各试块平底孔反射波数据点，得到图3的本体距离—波幅曲线A和图5的初始平底孔距离—波幅曲线B。

第四步、借助超声波探伤仪轴向探测待探齿轮坯，将工件底面反射波幅与试块本体距离—波幅曲线A上相应厚度的反射波幅比较，得到表面补偿值△dB，如图6所示。

第五步、将表面补偿值△dB输入超声波探伤仪，生成以补偿值对初始平底孔距离—波幅曲线进行补偿后的校准平底孔距离—波幅曲线。

第六步、对待探齿轮坯工件轴向进行探测，发现缺陷时，把探测到的缺陷声程距离和反射波幅与校准后的平底孔距离—波幅曲线上对应距离处的平底孔波幅相比较，得到所需的缺陷平底孔当量。

本实施例实际把检测时材质和热处理状态相同、验收平底孔当量相同的产品归为一类，统一制作一套对比试块，探伤人员只需要在实验室中用规定的探头在数字式超声波探伤仪上制作该组平底孔对比试块底面回波的距离—波幅曲线和平底孔的距离-波幅曲线，现场探伤时只需要把工件底面回波与试块底面回波距离—波幅曲线相同深度处试块底面回波的波幅相比较，得到表面补偿值，把表面补偿值输入数字式超声波探伤仪即可实施超声波探伤，切实可行。实践证明，采用本实施例的方法后完全可以避免现有技术的弊端，极大增强探伤灵活性和提高检测效率。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，各试块的厚度按等比级数等非等差级数的其它方式逐渐增加；又如各试块也可以呈圆柱体；等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。