Page 44 - 无损检测2022年第十一期

杨平华, 等:

发动机盘环件径轴向裂纹超声检测能力及影响因素分析

节所确定 的 最 佳 检 测 参 数, 并 使 焦 点 落 于 入 射 面
处, 使声束分别从试样的上、 下表面入射得到的底
波监控 C 扫 描 图 像。 由 图 7 可 见, 对 于 同 一 裂 纹
试样, 声束由上表 面 ( 靠 近 裂 纹 侧) 入 射 时 的 底 波
降低幅度较下表面( 远离裂纹侧) 入射时降低的幅
度更大; 其原因与裂纹处的声束宽度有关, 由上表
面入射时, 裂纹所处位置更接近探头焦点, 因此声
束宽度更 小, 裂 纹 在 声 束 横 截 面 上 的 面 积 占 整 个
声束截面 积 的 比 例 较 大, 从 而 引 起 的 底 波 降 低 更
加明显, 由 下 表 面 入 射 时 则 与 之 相 反。 由 以 上 结
果可见, 采用聚焦探头进行底波监控检测时, 接近

焦点位置的裂纹检测效果更好。
值得注意 的 一 个 特 殊 现 象 是, 当 声 束 从 远 离
裂纹侧以 2° 入 射 进 行 底 波 监 控 检 测 时, 裂 纹 附 近
的底波幅 度 呈 先 增 大 后 减 小 的 变 化 趋 势, 分 析 认
为, 当探头向靠近裂纹处移动到一定位置后, 声束
经底面反 射 遇 到 裂 纹 形 成 端 角 反 射, 最 终 以 平 行
于折射声 束 的 方 向 返 回 探 头 被 接 收, 同 时 仍 有 部
分底面直 接 反 射 信 号 返 回 探 头, 二 者 共 同 叠 加 形
成底波, 因 此 其 幅 度 反 而 增 大 且 明 显 高 于 无 缺 陷
处的幅度; 随 着 探 头 继 续 前 移, 在 裂 纹 的 影 响 下,
底波幅度降低。

图 5 不同探头检测不同长度裂纹的 C 扫描图像

图 7 不同入射面的底波监控 C 扫描图像
2.3 检测方法验证
为了验证所确定的检测方法和检测参数的有效
图 6 不同探头检测不同长度裂纹的底波相对幅度曲线 性, 在含有自然裂纹的某 GH4169 涡轮 盘 [ 见 图 8

由 图 6 可 以 看 出, 采 用 焦 距 为 89 mm 的 ( a )] 上, 使用焦距为 89mm 的 10MHz聚焦探头并
10MHz聚焦探头1 , 声束以2° 斜入射进行底波监控 使声束以 2° 入射角从盘件端面斜入射进行底波监

检测时, 不同长度裂纹的底波降低幅度最明显, 可认 控 C 扫描检测, 得到如图 8 ( b ) 所示的 C 扫描图像,
在该图上发现了 5 处裂纹显示, 与盘件内缘的 5 处
为该参数是目前条件下的最佳检测参数。
2.2.2 裂纹位置的影响 径轴向裂纹具有良好的对应性, 而采用缺陷回波法
除探头 参 数 外, 裂 纹 所 处 的 位 置 对 底 波 监 控 及直入射底波监控法均未检出上述任一裂纹。
经体视显微镜观察, 裂纹①~⑤沿盘件轴向的延
法的检测能力也有一定影响。图 7 为 使 用 2.2.1

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2022 年 第 44 卷 第 11 期
无损检测