多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超声波探伤技术领域，具体涉及一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检 测方法。
【背景技术】
[0002] 多面体硬质合金顶砧用于高压人工合成宝石级的金刚石行业，作为一种耐高压、 抗剪切、抗拉伸的附件，其内部质量对合成宝石级的金刚石的品质及产量有很大的影响。
[0003] 多面体硬质合金顶砧具有10个面，13条棱；2个上下面相互平行，8个侧面，分上 下各4个面，面之间不平行，棱之间也毫无关系，形状很复杂。产品模压成型后，经脱胶、烧 结成硬质合金成品，成品最后经精加工。其在模压过程中，由于其面多，压制过程中，会出现 密度分布不均，棱角部位应力集中，最终导致棱角部位出现裂纹；或由于料的原因，有可能 导致产品内部脏化等问题。在精加工过程中，由于加工的面多，难以调整基准平面，从而导 致加工面达不到加工的要求；由于产品易脆，棱角部位易出现加工应力，从而导致产品在加 工过程中出现崩边、掉边、掉角、或在棱角部位出现加工裂纹等缺陷。
[0004] 在宝石级的金刚石合成过程中，6个多面体硬质合金顶砧组成一个封闭的舱体，在 这个舱体里，合成宝石级的金刚石。宝石级的金刚石的合成压力为12GPa，远远高于其它人 工合成的金刚石的压力。12GPa是硬质合金最大承受压力，因而必须要求多面体硬质合金顶 砧必须具有优良的内部质量。如任何一个多面体硬质合金顶砧内部出现裂纹、孔洞等宏观 缺陷，在高压合成中，其难抗这么高地压力，因而会塌崩。一塌崩，合成舱体压力减少，导致 舱体放炮，其余5个多面体硬质合金顶砧塌崩。
[0005] 因此为使多面体硬质合金顶砧内部不出现任何宏观缺陷，有必要对其进行内部缺 陷无损检测，确保产品质量。而迄今为止未见多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法或相 关文献、报道。开发多面体硬质合金顶砧无损检测技术具有重大意义。
【发明内容】
[0006] 针对上述不足，本发明的目的是提供一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方 法，确保产品质量。
[0007]由于多面体硬质合金顶砧形状很复杂，在超声检测过程中，声波在其内部传播途 径十分复杂，多个棱角的发射回波没有规律而言。采用常规超声或水浸自动检测时，反射声 束很难控制，传播过程中会出现多个反射回波，有时甚至会出现反射波相互干扰现象，难以 区别缺陷回波。因此，只有根据多面体硬质合金顶砧的形状控制其发射声束，才能使其声束 在多面体硬质合金顶砧内部有规律地传播，而且不漏检。
[0008] 本发明采用的技术方案为：一种多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法，其特征 在于利用相控阵超声检测设备，以多面体硬质合金顶砧的九个面作为超声检测面分别进 行超声检测，所述九个面分别为上顶面、四个上侧面、四个下侧面；上顶面采用楔块角度为 0°纵波检测，采用-30~30°扇形扫描方式，其它八个侧面采用楔块角度为30~45°横 波检测，采用扫描起始角30~40°、扫描终止角60~70°扇形扫描方式； 由灵敏度试块确定检测始起灵敏度，所述灵敏度试块为：上顶面（10 ~ 30)mm*(10 ~30)mm、高为50~ 100mm的多面体硬质合金顶站，在一个下侧面的中心线上距中心线中点 以下10~20_处设有一个孔径0. 1~0. 2_、孔深3~5_的平底孔，在其相对的下侧面 的同样位置设有相同的孔；在一个下侧面连接下顶面的一条长棱上距离下顶面顶点10~ 20mm处，设有一个孔径0. 1~0. 2mm、孔深3~5mm的横孔；在一个上侧面连接上顶面的两 条棱上分别错开设有一条深2 ~3 _、长1~2_的裂纹槽。
[0009] 以多面体硬质合金顶砧的上顶面作为检测面，检测垂直上顶面以下的区域；以上 侧面为检测面，检测其相应下侧面及附近区域；以下侧面作为检测面，检测其相应上侧面及 附近区域。
[0010] 所述平底孔用于设备定标及确定检测时起始灵敏度。灵敏度试块在相控阵纵波检 测过程中，以其内部平底孔的反射波波幅80%dB值作为起始灵敏度；在纵波检测过程中，以 两个相对应的平底孔的反射波的距离进行仪器定标。
[0011] 横孔用于横波检测时，确定检测起始灵敏度，及在以上侧面为检测面过程中，以这 个孔的反射距离为判断标准，反射距离超过判断标准的反射波的波形，判为伪缺陷波形。灵 敏度试块在相控阵横波检测过程中，以其内部横孔的反射波波幅80%的dB值作为起始灵敏 度；在以上侧面为检测面过程中，以这个孔的反射距离为判断标准，超过这个距离的反射波 为2次或多次反射波，这个波形为伪缺陷波形。
[0012] 裂纹槽用于下侧面检测时，以其反射距离为判断标准，反射距离超过判断标准的 反射波的波形，判为伪缺陷波形。灵敏度试块的裂纹槽的设计用于相控阵横波检测时，仪器 定标；在以下侧面为检测面过程中，以槽的反射距离为判断标准，超过这个距离的反射波为 2次或多次反射波，这个波形为伪缺陷波形。
[0013] 本发明利用相控阵超声检测设备，采用特制的高灵敏度的灵敏度试块作为参考试 块，根据多面体硬质合金顶砧的结构特点，以多面体硬质合金顶砧的九个面为检测面，并选 择最佳的相控阵配置进行超声检测。本发明方法可用于顶面（10~30)mm*(10~30)mm，高 度50~100mm以内的多面体硬质合金顶站内部缺陷的检测，能检测出最小0. 1mm当量孔的 硬质合金内部缺陷，且不会漏检，检测硬质合金顶砧大约需要5分钟，操作简单、高效、检测 结果直观、成本低，能适应大规模生产需要。
【附图说明】
[0014] 图1为多面体硬质合金顶砧灵敏度试块示意图； 图2为第一组实施例中实施例2的多面体硬质合金顶砧内部缺陷波形图； 图3为第一组实施例中实施例2内部缺陷对应的金相图； 图4为第二组实施例中实施例3的多面体硬质合金顶砧缺陷波形图； 图5为第二组实施例中实施例3内部缺陷对应的金相图； 图6为第三组实施例中实施例4的多面体硬质合金顶砧内部缺陷波形图； 图7为第三组实施例中实施例4的内部缺陷对应的实物图。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的多面体硬质合金顶砧内部缺陷检测方法，是利用相控阵超声检测设备， 以多面体硬质合金顶砧的九个面作为超声检测面分别进行超声检测，所述九个面分别为上 顶面、四个上侧面、四个下侧面。
[0016] 以多面体硬质合金顶砧的顶部作为检测面，主要检测垂直顶部向下内部宏观缺 陷；以上侧面为检测面，主要检测其相应下侧面及附近区域内部缺陷；以下侧面为检测面， 主要检测其相应上侧面及其附近的内部缺陷。顶部及上侧面为其工作部位，是主要受力部 位，其相应的棱在生产过程中，易出现裂纹，因而在检测时，必须严格要求。
[0017]上顶面采用楔块角度为0°纵波检测，采用-30~30°扇形扫描方式。其它八个 侧面采用楔块角度为30~45°横波检测，采用扫描起始角30~40°、扫描终止角60~ 70°扇形扫描方式。
[0018] 由灵敏度试块确定检测始起灵敏度，所述灵敏度试块为(如图1所示）：上顶面（ 10-30 )mm*( 10~30)mm、高（上下顶面间的距离)为 50~ 100mm(优选 30mm*30mm、高 100mm) 的多面体硬质合金顶砧。
[0019] 在一个下侧面的中心线上距离中心线〇〇'的中点A以下10~20mm处设有一个孔 径0. 1~0. 2_、孔深3~5_的平底孔(小孔2)，在其相对的下侧面的同样位置设有相同 的孔。灵敏度试块在相控阵纵波检测过程中，以其内部平底孔的反射波波幅80%dB值作为 起始灵敏度，确保在纵波检测过程中，直径多〇. 1_