Page 59 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 权鹏等： 小角度纵波水浸超声检测技术在消除锻件结构盲区中的应用 1169

方向的缺陷也能获得较高的反射能量。 的人工缺陷，证实了纵波直入射检测方法在检测后
为了验证本文中的小角度纵波斜入射检测方 轴颈锻件时存在盲区。
法的检测能力，在Φ0.4 mm 平底孔试块上分别采用 本文提出的小角度纵波斜入射检测方法利用
纵波直入射和小角度纵波斜入射的方法，来验证该 折射纵波声束，可以覆盖后轴颈结构拐角处，并能发
方法灵敏度是否满足检测要求。实验中的水距和偏 现纵波直入射方法未能发现的人工缺陷。该方法在
转角度与检测后轴颈锻件时完全相同，结果见表1。 检测 Φ0.4 mm 平底孔人工缺陷时，可以实现 18 dB
的检测信噪比，具有较高的灵敏度和检测能力。
表 1 纵波直入射与小角度斜入射检测时平底孔
该方法实施条件简便易行，在不使用其他辅助
反射信号幅度比较
工具的情况下即可实现扫查成像，且结果清晰直观。
Table 1 Comparison of the FBH echo am-
plitudes in normal incident and oblique in- 除后轴颈锻件外，还可推广应用于其他具有类似结
cident inspections 构的锻件，作为常规水浸纵波直入射检测的辅助检
测手段，具有工程实用性。
Φ0.4 mm 平底孔反射信号幅度/%
序号 平底孔埋深/mm
直入射 斜入射 (折射角 13.7 )
◦
1 3.2 78 70 参 考 文 献
2 12.7 78 65
3 19.1 80 65 [1] 史亦韦. 超声检测 [M]. 北京: 机械工业出版社, 2005.
[2] 董明, 马宏伟, 陈渊, 等. 斜楔块条件下超声换能器的声场仿
可以看出，与直入射相比，采用折射角为 13.7 ◦ 真 [J]. 振动与冲击, 2017, 36(6): 152–156.
Dong Ming, Ma Hongwei, Chen Yuan, et al. Simula-
的斜入射检测时，不同埋深的 Φ0.4mm 平底孔反射
tion of ultrasonic fields radiated by transducer through
信号幅度虽略有降低，但降低幅度不大 (约 2 dB)。 a wedge[J]. Journal of Vibration and Shock, 2017, 36(6):
这表明斜入射引起的检测灵敏度降低获得了有效 152–156.
[3] 杨平华, 梁菁, 王铮, 等. 航空发动机盘件径轴向裂纹底波监
控制。
控超声检测方法研究 [J]. 航空材料学报, 2014, 34(5): 88–92.
除此之外，充分考虑了后轴颈锻件的结构特点， Yang Pinghua, Liang Jing, Wang Zheng, et al. Re-
通过设计入射角度使声波进入零件后的折射纵波 search on ultrasonic back-wall echo monitoring method
for radial-axial crack of aircraft engine disk[J]. Journal of
垂直于锥形段的内腔表面 (图 2)，进一步降低了因
Aeronautical Materials, 2014, 34(5): 88–92.
声束与缺陷不垂直而引入的灵敏度损失。 [4] 路鹏程, 牛晓光, 张文建. 小角度纵波探头回波分析 [J]. 热加
工工艺, 2012, 41(15): 205–207.
4 结论 Lu Pengcheng, Niu Xiaoguang, Zhang Wenjian. Echo
analysis on small-angle longitudinal wave probe[J]. Hot
Working Technology, 2012, 41(15): 205–207.
实验结果表明，采用水浸聚焦纵波直入射时，
[5] 梁菁, 沙正骁, 史亦韦, 等. 航空发动机关键部件的缺陷检测
由于声束不能覆盖到拐角区域，无法检测出该位置 与评估 [M]. 北京: 国防工业出版社, 2022.