Page 46 - 无损检测2021年第一期

王 茹, 等:

爆炸焊接复合板的超声 C 扫描成像

复合板进行超声检测, 采用汉威 HS610e等超声波 较长。

探伤仪, 单晶直探头频率为 2 MHz~5 MHz , 有 效 2 爆炸焊接复合板结合界面的超声 C 扫描

直径为 20mm , 一般从复材侧进行检测, 耦合剂采
成像检测方法
用普通生活用水。该标准中对未结合区的超声波
形特征有 明 确 规 定: 第 一 次 底 面 回 波 高 度 低 于 显 2.1 界面波幅值成像
示屏满刻度的 5% , 且明显有未结合缺陷回波存在 当复合板的内部或者结合面存在缺陷时, 超声
时( 回波高度不小于满刻度的 5% ), 该部位为未结 波到达复合层以及复合板底面的能量减少, 界面波
与底面回波的幅值下降, 且缺陷越大, 幅值下降越
合缺陷区。
然而, 实际检测过程中常出现介于完全结合与 多。对采集到的复合板 C 扫描界面波或底面回波
未结合之间的异常超声波形, 将出现该波形的部位 的幅值进行处理, 即形成幅值成像。然而, 由于爆炸
复层撕开后, 发现基、 复层结合界面的波纹模糊甚至 焊复合板的特殊性( 复层较薄、 一次底波衰减较大
消失, 存在焊化物夹渣, 根据以往经验, 将该区域判 等), 其他的成像方式, 如声速成像和衰减成像并不
定为结合不良, 其分布较为规律, 主要存在于板面边 适用于此处。结合笔者单位目前的自动化探伤设备
缘, 虽然该缺陷并非完全脱黏, 但是对复合板的后续 的固有参数, 一次底波成像的效果远差于界面波幅
值成像, 因此确定采用界面波幅值成像的方式进行
机加性能存在较大隐患。
1.2 复合板基复层界面的金相检验 检测。
对常规超声波检测显示结合状态良好的区域进 2.2 扫查频率的确定
行金相检验, 其基复层界面呈现典型的金属爆炸焊 在进行 C 扫 描 成 像 前 首 先 要 确 定 扫 查 频 率,
确定扫查 复 合 板 的 复 层 厚 度 后, 根 据 复 层 厚 度 选
接复合波纹界面特征, 钛、 钢界面金相检验结果如图
择扫查频 率。一 般 情 况 下, 成 像 的 效 果 与 焊 层 界
1 ( a ) 所示, 钛和钢界面形成了比较理想的带漩涡的
面回波的幅值成正比。复层厚度是探头频率选择
小波形, 结合状态良好。对结合不良区域进行金相
的重要因素, 以此方法对其他各厚度进行试验, 结
检验分析, 结果如图 1 ( b ) 所示, 在特征界面处的漩

果表明, 频 率 高 于 10 MHz的 探 头 对 主 要 规 格 的
涡小波处存在熔化层等影响结合界面强度 的夹渣
钛 / 钢复 合 板 均 可 实 现 高 分 辨 率 的 超 声 C 扫 描
物。复合界面的金相检验可以较为准确地对结合状
态进行判别, 然而实际情况表明, 复合板实际生产工 成像。
作量巨大, 且金相法属于破坏性检验方法, 检验耗时 2.3 聚焦位置的确定
探头频率选定后, 需要确定水浸探头的能量聚

焦位置。成像效果与焊层界面回波的幅值成正比,
且该聚焦位置对各种复层厚度的复合板均适用。通
过比较发现, 聚焦在结合层时, 扫查到的回波幅值是
最高的, 且 C 扫描成像图更为清晰直观地展示了结

合层处波纹的情况。因此, 钛 / 钢爆炸焊接复合板 C
扫描成像的聚焦位置选定在基复层结合界面处。

3 试验过程与结果

超声 C 扫描成像试验的主要工艺参数为: 成像

方式选择界面波幅值成像; 探头频率选择 10 MHz ;
声场聚焦位置选在基复层结合界面处。
3.1 超声 C 扫描成像与实际界面样貌对比
为了验证复合界面超声 C 扫描成像的精确性,
对选定试板进行超声 C 扫描成像后, 机械撕开复层
材料, 目视观察复合界面的实际样貌, 并与超声 C
扫描成像结果进行对比。被测试样为钛 / 钢复合板,
图 1 钛 / 钢界面金相检验结果
规格( 长×宽×高) 为3 / 88mm×800mm×500mm ,
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2021 年 第 43 卷 第 1 期

无损检测