1.本发明属于超声波无损检测方法，可适用于如钢材等金属变
截面区域的缺陷无损检测，具体涉及一种快速识别异形
制件变截面区域缺陷的无损检测方法。
背景技术：
2.现有技术中，传统的超声波无损方法在检测异形制件变截面区的缺陷时，常使用小直径探头利用接触式脉冲反射法进行探伤，在使用接触法进行探伤时，常出现由于探头
晶片与零件曲面耦合不好导致能量损失，影响检测能力的问题。而且，在变截面的异形制件中，存在过渡区，利用civa仿真对利用单个晶片探头的检测进行仿真，结果显示单个晶片探头在过渡区中由于声束存在偏转(参见图1)，容易检测到其他截面的缺陷信号(参见图2)，从而，干扰判断，这给实际检测带来了极大不便。同时采用单个晶片探头检测变截面区域时，需要使用晶片直径较小的探头，这增加了实际检测时间。
技术实现要素：
3.鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种识别异形制件变截面区域缺陷的超声无损检测方法，本发明的方法可以准确有效的识别缺陷。
4.本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种识别异形制件变截面区域缺陷的超声无损检测方法，包括：
6.将超声换能器沿制件轴向放置于制件检测面，并与制件检测面贴合，其中
所述超声换能器由平行于制件轴向间隔预定距离串行排布的2n个晶片组成，n≥3，其中制件变截面区域被所述2n个晶片中的至少一些晶片完全覆盖；
7.沿制件轴向进行扫查，通过脉冲信号激发晶片产生超声波，所有2n个晶片同时接收反射声信号并转换为电信号，计算整合电信号并进行成像，根据成像结果确定变截面区域缺陷的特征。
8.本发明的可以准确且快速的识别变截面过渡区缺陷，避免了声束折射带来的干扰。
附图说明
9.图1是单个晶片探头在过渡区中存在声束偏转的示意图；
10.图2是由于单个晶片探头在过渡区中存在声束偏转而导致无法准确判别缺陷的示意图；
11.图3是采用按照本发明的晶片排布方式的声束模拟示意图。
具体实施方式
12.为了更清楚地理解本发明的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
13.本发明提供一种快速识别异形制件变截面区域缺陷的无损检测方法，通过将超声换能器的晶片按规定方式进行排布，可准确有效的识别缺陷。本发明的方法包括将超声换能器沿制件轴向放置于制件检测面，并与制件检测面贴合，其中所述超声换能器由平行于制件轴向间隔预定距离串行排布的2n个晶片组成，n为≥3的整数，其中制件变截面区域被所述2n个晶片中的至少一些晶片完全覆盖；
14.沿制件轴向进行扫查，通过脉冲信号激发晶片产生超声波，所有2n个晶片同时接收反射声信号并转换为电信号，计算整合电信号并进行成像，根据成像结果确定变截面区域缺陷的特征。
15.具体地，在实施例中，异形制件300m钢试块(未图示)，试块为带内孔的变截面棒材，该棒材的大直径部分为半径212mm，小直径部分为半径188mm，内孔半径160mm，大直径部分通过变截面过渡区平滑地过渡到小直径部分，变截面过渡区的外圆弧的半径为100mm。
16.将多晶片超声换能器沿制件轴向放置于制件检测面，并与制件检测面贴合，其中所述超声换能器由平行于制件轴向间隔0.1～1mm(本实施例中采用的距离为0.8mm)距离串行排布的16个晶片组成，其中制件变截面区域被所述16个晶片中的至少一些晶片完全覆盖，尽管这里说明了晶片的数量为16个，不过，晶片的数量也可以更多或更少，比如8个、32个、64个或更多，具体数量取决于制件变截面区域大小和检测精度要求，以及晶片的排布位置，但最少不能少于8个，另外一般选择16个或32个。另外，所述间隔距离也可以根据需要和晶片的数量进行调整，不一定限于上面所述的0.1～1mm。另外，16个晶片优选全部排布在制件变截面区域内，更优选的是第一个晶片或最后一个晶片放置于变截面过渡区边缘处，最优选的是第一个晶片和最后一个晶片分别放置于变截面过渡区的两端边缘处。当然本发明不限于此，如上所述，只要变截面区域被16个晶片中的至少一些晶片完全覆盖即可，换句话说，部分晶片可以布置在变截面区域外，即在本实施例中，布置在所述钢试块的大直径部分和/或小直径部分。
17.沿钢试块轴向进行扫查，通过脉冲信号激发晶片产生超声波，本例中耦合方式为直接耦合，耦合剂例如采用机油。超声波在工件内部传播，遇到反射体后被反射，所有晶片同时接收反射声信号并转换为电信号，计算整合电信号并进行算法成像，借助a扫，b扫等成像方式形成a扫和b扫图像(a扫和b扫等为本领域技术人员所公知，不再具体说明)，根据成像结果确定变截面区域缺陷的特征，比如缺陷的尺寸、位置、以及深度等。
18.激发晶片是依次激发每个晶片(所有晶片均包含在内)进行的。本例中采用依次激发每个晶片，每次使用所有晶片吸收反射声波。本实施例中晶片频率设置为10mhz，晶片长度为7mm，宽度为0.9mm，声速设置为6000m/s,将扫查尺寸设置为宽80mm，高50mm。其中扫查的宽度以及长度是根据实测被检测零件厚度选择的，以确保检测区域覆盖制件变截面区域。
19.利用civa仿真，对本实施例的利用多晶片探头沿零件轴向分布的检测进行仿真，结果如图3所示。图中可以看出，采取多晶片沿零件轴向排布的方式可以避免声束偏转带来的影响且能准确的识别缺陷。
20.本发明利用多阵元沿零件轴向排布方式进行缺陷扫查，具有以下优点：换能器与异形制件变截面区域表面完全贴合，减小了盲区避免了漏检；分辨力高，可以识别5mm的缺陷；检测效率高，速度快；而且，因为采用多个晶片排布，极大的减小了单个晶片在变截面区
域声束偏转带来的干扰，从而使缺陷定位准确，减少了干扰。
技术特征：
1.一种识别异形制件变截面区域缺陷的超声无损检测方法，包括：将超声换能器沿制件轴向放置于制件检测面，并与制件检测面贴合，其中所述超声换能器由平行于制件轴向间隔预定距离串行排布的2
n
个晶片组成，n为≥3的整数，其中制件变截面区域被所述2
n
个晶片中的至少一些晶片完全覆盖；沿制件轴向进行扫查，通过脉冲信号激发晶片产生超声波，所有2
n
个晶片同时接收反射声信号并转换为电信号，计算整合电信号并进行成像，根据成像结果确定变截面区域缺陷的特征。2.按照权利要求1所述的方法，其中所述预定距离为0.1～1mm。3.按照权利要求1所述的方法，其中n为4或5。4.按照权利要求1所述的方法，其中所述2
n
个晶片全部在所述变截面区域内。5.按照权利要求4所述的方法，其中所述2
n
个晶片中的第一个晶片和最后一个晶片分别放置于变截面过渡区的两端边缘处。6.按照权利要求1所述的方法，其中所述2
n
个晶片中的第一个晶片或最后一个晶片放置于变截面过渡区边缘处。7.按照权利要求1所述的方法，其中通过脉冲信号激发晶片产生超声波为依次激发每个晶片。8.按照权利要求1所述的方法，其中所述缺陷的特征包括缺陷的尺寸、位置以及深度。
技术总结
本发明涉及一种识别异形制件变截面区域缺陷的超声无损检测方法，包括：将超声换能器沿制件轴向放置于制件检测面，并与制件检测面贴合，其中所述超声换能器由平行于制件轴向间隔预定距离串行排布的2
技术研发人员：
马新翔 韩波 王晓 郭振伟
受保护的技术使用者：
中国航发北京航空材料研究院
技术研发日：
2022.09.02
技术公布日：
2022/11/25
