Page 67 - 无损检测 2021年第六期

王 东, 等:

TOFD 检测技术中声束交点位置的探讨

47013.10-2015 中 的 推 荐 参 数 设 置 探 头 频 率 为

5MHz , 晶片尺寸为 ϕ 6mm , 楔块角度为 65° , 声束
交点深度分别选择在 0.5T ( T 工件厚度), 0.55T ,
0.6T , 2 / 3T 的位置, 依次进行声场仿真分析, 探头
) 选择如表 1 所示。
中心间距( P CS
mm
表 1 仿真分析选择的 P CS
声束交点深度 P CS 声束交点深度 P CS
图 2 探头中心能量分布曲线
0.5T 86 0.6T 103 表 2 -12dB 声场覆盖分析结果

0.55T 94 2 / 3T 114
序 声束交点 焊缝深度 / 上表面盲区宽 底面检测区 探头中心
号 位置 / mm mm 度( 计算值)/ mm域能否覆盖 能量 / dB
对上述仿真参数进行 CIVA 软件仿真计算, 得
1 0.5T 9.05~36.62 9.05 否 0
及交点深度的仿真分析图谱如图 1 所
到不同 P CS
2 0.55T 9.86~40.00 9.86 否 -1.5
示, 图中黑线区域为焊缝及焊缝热影响区, 红线区
3 0.6T 10.84~40.00 10.84 能 -3.1
域为 -12dB 声场范围; 图 2 所示为探头声束交点

4 2 / 3T 12.26 12.26 能 -4.7

中心能量分 布 曲 线。通 过 软 件 分 析 -12dB 声 束
分析图 1 , 2 与表 2 可知, 声束交点深度在 0.5T
在工件中的覆盖范围, 分析结果如表 2 所示。
与 0.55T 的位置, 检测区域不能覆盖底面区域; 交

点在 0.6 T 与 2 / 3 T 位置时, 均能在 -12dB 声束覆
盖范围内有效覆盖检测区域, 上表面盲区随着声束
交点的位置下移而增大, 探头声束交点中心能量不
断减小。对比分析可知, 声束交点在 0.6T 位置较
2 / 3T 位置的上表面盲区更小, 探头声束交点中心
能量大于 1.4dB , 在检测区域能更有效地利用声场

能量, 分辨率更好。

2 TOFD 检测扫查面盲区的测量
2.1 TOFD 上表面盲区
TOFD 检测技术存在上表面盲区, 根据选择工
艺参数的不同, 盲区大小也不同。笔者通过试验的
方式实测声束交点在工件不同位置的上表面扫查面

盲区。

选用奥林巴斯的 OMINISCAN MX 型的 TOFD

设备, 其探头频率为 5 MHz , 晶片尺寸为 ϕ 6 mm ,

楔块角度为 65° , 选择探头中心间距分别为 103mm

与 114mm ; 声束交点深度分别为 0.6 T 和 2 / 3T , 并
进行试验。试块选用带不同深度刻槽和侧孔的试块
( 见图 3 ), 实测结果如图 4 所示。

为 103 mm , 图谱中左边为最小
图 4 ( a ) 中 P CS

可见埋深为 5 mm 的槽, 右边可见 ϕ 7 mm 侧孔;
为 114mm , 图谱中左边为最小可见

图 4 ( b ) 中 P CS

埋深为 5mm 的槽, 右边可见 ϕ 8 mm 侧孔。试验
分析结果如表 3 所示。
从表 3 分析可知, 随着声束交点深 度的 增 加,
图 1 不同 P CS 及交点深度的仿真分析图谱
TOFD 检测上表面盲区也逐渐增大。同时随着 P CS
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测