一种超声检测中精确定位材料上缺陷的方法_2

文档序号:8410907阅读:来源:国知局
之采用C扫描方式,因此,对于材料中多个密集相邻缺陷的区分能力强,与传统的根据同一缺陷相对于不同探测面的埋深来定位缺陷的方式相比,可在保证缺陷定位精度相当的前提下,有效避免从材料不同探测面分辨同一缺陷时容易出错的情况;
[0023]3、对于有多个被检材料多个缺陷的情况,只需完成一次超声探头声束扫描位置坐标系与被检材料坐标系之间的精确关联,即可进彳丁缺陷的批量定位,有$父尚的效率。
【附图说明】
[0024]图1是本发明中托盘的结构示意;
[0025]图2是本发明步骤二中确定基准XO的图解示意;
[0026]图3是本发明步骤二中确定基准YO的图解示意;
[0027]图4是本发明实施例一中被检材料摆放的图解示意;
[0028]图5是本发明实施例二中被检材料摆放的图解示意。
【具体实施方式】
[0029]以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
[0030]实施例一:环形件金相解剖过程中密集小缺陷的定位
[0031]下面结合图1?图4,以某高温合金环形件中缺陷的定位为例说明本发明具体实施过程。
[0032]某高温合金环形件经超声检测发现了大量密集的缺陷信号,需通过金相解剖确定缺陷性质,为了提高缺陷金相取样的准确性,在从环形件上切取含缺陷的一段材料后,对该段材料按以下方法和步骤进行缺陷定位:
[0033]步骤一、在一个直径为300mm的圆形不锈钢水平托盘I的水平工作面上固定放置一个长、宽、高依次为100mm、10mm、1mm的长方体形不锈钢规块2,在长方体形规块2长度方向的一侧固定放置一个直径3_高5_的圆柱形不锈钢限位块3,在托盘I的水平工作面上再放置一块用于确定检测基准的长、宽、高依次为60mm、40mm、30mm的方形不锈钢规块4,方形规块4相邻侧面之间互相垂直,方形规块4表面光洁且边线平直无倒角,将方形规块4两个相邻侧面中一个尺寸为60mmX30mm的侧面与长方体形规块2长度方向的侧面贴合,另一个尺寸为40mmX30mm的侧面与限位块3靠紧,然后整体装卡于SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的水槽中的转台10上;
[0034]SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的探头5为水浸聚焦直探头,频率为10MHz,焦距为100mm,声束直径为3mm,SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统具备以下常规的六个机械轴,即可带动探头竖直升降的Z轴、可带动探头水平横向移动的X轴、可带动探头水平纵向移动的Y轴、可带动被检材料在水平面内旋转的转台10、可带动探头在Y-Z平面内旋转的A轴和一个可带动探头在与Y-Z平面相垂直的平面内旋转的B轴,SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的X、Y、R轴采用电机驱动,可由软件实时显示X、Y、R轴坐标位置,SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的转台10配备有卡具11,可在夹持上、下表面平行的圆形工件时保证圆形工件的表面水平,SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的软件具备常规的缺陷回找功能:当按设定轨迹完成被检材料的自动扫查后,针对超声C扫描图像上显示的来自被检材料中任一缺陷的信号,均可使探头5自动返回至被检材料超声探测面上方与该缺陷信号相对应的位置处;
[0035]步骤二、转动转台10以旋转托盘1,使托盘I水平工作面上的长方体形规块2的长度方向与SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的水平直线平移轴X平行,然后使探头5的声束6与方形规块4的上表面垂直,水距为探头焦距,用探头5的声束6对方形规块4的上表面进行水平扫描,扫描方向为以下两个:
[0036]第一个扫描方向:当探头5的声束6的中心触及并位于方形规块4与长方体形规块2相贴合的侧面的边缘时,探头5的声束6的回波高度H由原来的80%下降为40%,将探头5的声束6在该位置处的Y坐标值定义为基准YO ;
[0037]第二个扫描方向:当探头5的声束6的中心触及并位于方形规块4与限位块3靠紧的侧面的边缘时,探头5的声束6的回波高度H由原来的80%下降为40%,将探头5的声束6在该位置处的X坐标值定义为基准XO ;
[0038]本实施例中的步骤二采用以下常规方法使托盘I水平工作面上的长方体形规块2的长度方向与SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统上水平直线平移轴X达到平行:调节转台10的角度,直至方形规块4上尺寸为60mmX 30mm的侧面与SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的X轴目测大致平行,然后调节SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的A、B、X、Y、Z轴,使探头5及其声束6与方形规块4上一个尺寸为60mmX30mm的侧面大致垂直,且探头5的声束6的焦点位于该侧面上,进一步移动SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的X轴来调节探头5位置,通过探伤单元屏幕观察探头5移动过程中相对于方形规块4的水距变化,并通过调节转台10的角度缩小上述水距变化,不断重复上述过程,直至探头5相对于方形规块4水距的变化小于0.05mm,此时即认为托盘I水平工作面上的长方体形规块2的长度方向与SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统上水平直线平移轴X平行;
[0039]步骤三、在被检材料7的水平超声探测面8的侧面加工两个互相垂直的竖直面9,将被检材料7放置于托盘I的水平工作面上,被检材料7其中一个竖直面9与长方体形规块2长度方向的侧面贴合,另一个竖直面9与限位块3靠紧;
[0040]步骤四、用探头5的声束6按照尺寸为400mmX400mm的方形扫描区域对被检材料7的水平超声探测面8进行水平扫描,得到扫描位置信息与超声检测信号相对应的二维平面C扫描图像,确定C扫描图像中一个缺陷信号的位置,利用SM-J6B-100型水浸超声C扫描检测系统的缺陷回找功能将探头5的声束6定位至水平超声探测面8上方与缺陷信号相对应的位置处,记录探头5的声束6在该位置处的X、Y坐标值X’、Y’,将该坐标值与基准X0、YO相减,取差值ΛΧ、ΛΥ分别作为该缺陷信号位置相对被检材料7上两个竖直面9的距离,从超声探伤单元读取缺陷相对超声探测面8的埋深,最后将读取的埋深与ΛΧ、ΛΥ相组合构成缺陷在被检材料7中的三维空间位置坐标,在完成以上缺陷的定位后,按相同方法,进一步对C扫描图像中其它缺陷信号完成定位。
[0041]按以上步骤完成被检材料7中缺陷的定位后,由于已知被检材料7上各缺陷相对于水平超声探测面8、两个相互垂直的竖直面9的准确距离,因此,在后续利用线切割等数控加工手段从被检材料7切取金相样品时,可准确区分密集相邻的不同缺陷,并能保证所感兴趣缺陷准确落入金相样品中的预定位置。
[0042]实施例二:含缺陷焊接件力学性能测试过程中焊缝缺陷的定位
[0043]以下结合图1?图3、图5,以某钛合金焊接件中缺陷的定位为例,说明本发明具体实施过程。
[0044]为建立某钛合金焊接件的超声检测验收标准,需按相关标准开展钛合金焊接件含缺陷焊缝部位的力学性能测试,拟沿垂直于焊缝的方向切取圆棒形力学性能试样,并使感兴趣的焊缝缺陷位于力学性能试样二分之一长度附近横截面的中心位置,由于力学性能试样在该部位的直径只有5_,因此对于缺陷的定位精度有较高要求。针对上述情况,采用了以下的缺陷定位方法和步骤:
[0045]步骤一、在一个直径为300mm的圆形不锈钢水平托盘I的水平工作面上固定放置一个长、宽、高依次为100mm、10mm、1mm的长方体形不锈钢规块2,在长方体形规块2长度方向的一侧固定放置一个直径3mm高5_的圆柱形不锈钢限位块3,在托盘I的水平工作面上再放置一块用于确定检测基准的长、宽、高依次为100mm、80mm、40mm的用钛合金焊接制成的方形规块4,方形规块4相邻侧面之间互相垂直,将方形规块4两个相邻侧面中一个尺寸为10mmX40mm的侧面与长方体形规块2长度方向的侧面贴合,另一个尺寸为80mmX40mm的侧面与限位块3靠紧,然后整体装卡于SM-J6B-300型水浸超声C扫描检测系统的水槽中的转台10上;
[0046]SM-J6B-300型水浸超声C扫描检测系统的探头5为水浸聚焦直探头,频率为15MHz,焦距为89mm,声束直径为2.5mm,SM-J6B-300型水浸超声C扫描检测系统具备以下常规的六个机械轴,即可带动探头竖直升降的Z轴、可带动探头水平横向移动的X轴、可带动探头水平纵向移动的Y轴、可带动被检材料在水平面内旋转的转台10、可带动探
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