聲波探傷儀主要由聲波探頭及其附屬部件組成,評判調整聲波探傷儀的性能,一般采用標準試塊。聲波探頭又稱壓電聲換能器,是實現電——聲能量相互轉換的能量轉換器件。
1.探頭的(de)種類
⑴直(zhi)探頭(tou):聲(sheng)束垂(chui)直(zhi)于被探(tan)工件表(biao)面入射(she)的探(tan)頭(tou)稱為(wei)直(zhi)探(tan)頭(tou)。它可發(fa)射(she)和接收縱波。由壓電(dian)
元件、吸收塊、保護膜和殼體等組成。
⑵斜(xie)探頭:利用(yong)透聲斜楔塊使(shi)聲束傾斜于工(gong)件表面入(ru)射工(gong)件的探頭(tou)稱(cheng)為斜探頭(tou)。它可(ke)發射和
接收橫波。
典型的(de)斜探頭結構如表所示,它由(you)探頭、斜楔塊(kuai)、吸收(shou)塊(kuai)和殼(ke)體等組成。探頭與直探頭相似,也是由(you)電(dian)(dian)壓元件(jian)和吸收(shou)塊(kuai)組成。斜楔塊(kuai)用有(you)機玻璃制(zhi)作,它與工(gong)件(jian)組成固(gu)定傾(qing)斜的(de)異質界面,使探頭中壓電(dian)(dian)元件(jian)發射的(de)縱波(bo)通過波(bo)型轉換(huan),以(yi)折射橫(heng)波(bo)在(zai)工(gong)件(jian)中傳播。通常橫(heng)波(bo)斜探頭以(yi)鋼中折射角標稱:有(you)γ=40°、45°、50°、60°、70°等幾種(zhong);有(you)時也以折(zhe)射(she)角(jiao)的正切值(zhi)標(biao)稱:k=tgγ=1.0、1.5、2.0、2.5、3.0。
⑶水浸聚焦探頭(tou):一(yi)(yi)種由聲(sheng)探頭(tou)和聲(sheng)透鏡(jing)組合而成的探頭(tou)。聲(sheng)透鏡(jing)由環氧樹脂澆鑄成球形(xing)或(huo)圓柱(zhu)形(xing)凹透鏡(jing),類似光(guang)學透鏡(jing)能(neng)(neng)使光(guang)線(xian)(xian)聚(ju)焦一(yi)(yi)樣(yang),它可使聲(sheng)波(bo)束集(ji)(ji)聚(ju)成一(yi)(yi)點或(huo)一(yi)(yi)條線(xian)(xian)。由于聚(ju)焦探頭(tou)的聲(sheng)束變細,聲(sheng)能(neng)(neng)集(ji)(ji)中,從而大幅度改(gai)善了聲(sheng)波(bo)的指向性,提高了靈(ling)敏度和分辨力(li)。
⑷雙晶探頭(tou):為(wei)了彌補普通直探(tan)頭探(tan)測(ce)近表面缺(que)陷時存(cun)在著(zhu)盲區大(da)、分(fen)辨力低(di)的缺(que)點而設計的探(tan)頭。探(tan)頭內含兩個壓電元(yuan)件,分(fen)別是(shi)發射晶片(pian)和接收晶片(pian),中間(jian)用隔聲(sheng)層分(fen)開(kai)。雙晶探(tan)頭又(you)稱為(wei)分(fen)割式TR探(tan)頭,主要用于(yu)探(tan)測(ce)近表面缺陷(xian)和薄工件的測(ce)厚。
2.探(tan)頭的主要參數
探頭性能的好壞,直接影響著探傷結果的可靠性和準確性。因此,對探頭性能的有關指標,規定了基本的要求,生產中需定期測試以探傷質量。焊縫聲波探傷常用斜探頭。斜探頭的主要性能參數如下:
⑴折(zhe)射(she)角γ或(huo)k值:γ或K值大(da)小決定了(le)聲(sheng)束入射工件(jian)的(de)(de)方向和聲(sheng)波傳播途徑,是(shi)為缺(que)陷定位計算提供的(de)(de)一(yi)個(ge)有用數據,因此探頭使用磨(mo)損后(hou)均(jun)需測量(liang)γ或k值。
⑵前沿(yan)長(chang)度:聲束(shu)入射(she)點(dian)至探(tan)頭前(qian)端面的距離稱為(wei)前(qian)沿長度,又稱為(wei)接近長度。它反映(ying)了探(tan)頭對(dui)(dui)有余高的焊(han)縫接近的程度。入射(she)點(dian)是探(tan)頭聲束(shu)軸線與楔塊底面的交(jiao)點(dian)。探(tan)頭在使(shi)用前(qian)和使(shi)用過程中要(yao)經常要(yao)測定(ding)入射(she)點(dian)位置(zhi),以便對(dui)(dui)缺(que)陷進行(xing)準確定(ding)位。
⑶聲軸偏離角:它反映了主聲束中心軸線與晶片中心法線的重合程度。聲軸偏離角除直接影響缺陷定位和指示長度的測量精度外,還會導致探傷者對缺陷方向產生誤判,從而影響對探傷結果的分析。
3.探頭型號:
探頭型(xing)號由五部(bu)分組成,用一(yi)組數(shu)字和(he)字母表(biao)示。
探頭特征:
⑴ 探頭基本頻率(lv):單位為(wei)MHz。
⑵ 壓(ya)電晶片材料:常用(yong)的(de)壓電晶片材料(liao)及其(qi)代號(hao)見表所示(shi)。
⑶ 壓電晶片(pian)尺寸:單位為(wei)mm。圓形(xing)(xing)晶片(pian)(pian)為晶片(pian)(pian)直徑;方形(xing)(xing)晶片(pian)(pian)長度×寬(kuan)度,分(fen)割探頭(tou)晶片(pian)(pian)為分(fen)割前的(de)尺寸。
⑷ 探(tan)頭(tou)種(zhong)類:用漢語(yu)拼音(yin)縮寫字(zi)母表示(shi),見表所示(shi)。
常用壓電晶片材料和探頭的代號
壓電晶片材料 | 代 號 | 探 頭 種 類 | 代 號 |
鋯鈦酸鉛陶瓷 | P | 直探頭 | Z |
鈦酸鋇陶瓷 | B | 斜(xie)探頭(用K值表(biao)示) | K |
鈦酸鉛陶瓷 | T | 斜探頭(用γ表示) | X |
鈮酸鋰單晶 | L | 分割探頭 | FG |
碘酸鋰單晶 | I | 水浸探頭 | SJ |
石英單晶 | Q | 表面波探頭 | BM |
其它材料 | N | 可變角探頭 | KB |
⑸ 探頭(tou)特征(zheng):斜探頭用K值或γ表(biao)示(shi),單位為度;分割探頭為被探