摘 要：隨著中國科技的進(jìn)步，大飛機(jī)戰(zhàn)略和汽車輕量化的實施，高性能的鋁合金中厚板材越來越多的被應(yīng)用于航空、航天、汽車等高技術(shù)領(lǐng)域，水浸式超聲波探傷機(jī)組在鋁合金中厚板生產(chǎn)過程中的重要性也越來越被眾多鋁加工企業(yè)所重視。文章介紹了水浸式超聲波探傷在鋁合金中厚板檢測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋁合金中厚板；水浸式超聲波探傷；檢測；缺陷

引言

隨著我國科技的進(jìn)步，有色金屬加工行業(yè)的快速發(fā)展，大飛機(jī)戰(zhàn)略和汽車輕量化的實施，國內(nèi)鋁加工企業(yè)不斷地更新設(shè)備和創(chuàng)新工藝，高性能的鋁合金中厚板越來越多的被應(yīng)用于航空、航天、汽車等高技術(shù)領(lǐng)域，需求量也越來越大。其中的7XXX系、2XXX系以及6XXX系中厚板廣泛應(yīng)用于航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。航空航天及交通運(yùn)輸領(lǐng)域，對鋁合金中厚板的要求非常嚴(yán)格，中厚板中任何微小的缺陷都可能造成整體機(jī)械性能的大大降低，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重事故。由于我國鋁加工設(shè)備和加工工藝存在不穩(wěn)定性，鋁合金中厚板在生產(chǎn)過程中難免會出現(xiàn)各種缺陷，為確保這些重要用途鋁合金中厚板材的性能，在中厚板生產(chǎn)過程中必須進(jìn)行超聲波探傷。

1 鋁合金中厚板超聲波探傷

探傷方法主要分直接接觸法和水浸探傷法。脈沖反射式接觸探傷是鋁合金板材探傷最基本的方法，在探頭和被探測板材表面涂一層耦合劑（機(jī)油、甘油等）作為傳聲介質(zhì)，用探頭直接接觸板材進(jìn)行探傷。這種方法多為手動檢測，操作方便，適合現(xiàn)場檢驗，成本較低。其缺點是操作人員的勞動強(qiáng)度大，對探傷人員的主觀依賴性大，如探傷人員的經(jīng)驗、手法和責(zé)任心等，不利于實現(xiàn)自動化操作；探傷結(jié)果無有效的圖像化記錄，工作效率低；因耦合劑為油脂的緣故，板材在后續(xù)加工時，需要對表面進(jìn)行油污清理，不利于環(huán)境衛(wèi)生的保護(hù)。

脈沖反射式水浸探傷是鋁合金板材探傷中最常見的方法，此法以水作為耦合劑，使探頭發(fā)射的聲波經(jīng)過一段水后再進(jìn)入工件探傷。水浸法的優(yōu)點是探頭與板材不接觸，超聲波的發(fā)射與接收都比較穩(wěn)定，靈敏度高；被檢測板材的界面回波信號比發(fā)射脈沖信號窄得多，能量弱得多，就檢測板材而言，這大大縮小了盲區(qū)，從而與非液浸法相比，能探測比較薄的板材；容易實現(xiàn)自動化操作，可以檢測大規(guī)格的板材。其不足是因為聲束指向性差，對探傷不利。水浸探傷法根據(jù)板材和探頭浸沒方式分為全沒液浸法、局部液浸法和噴流式液浸法。實際鋁板材檢測中只使用第一種方法，主要因為其它兩種方法的精度不高。

目前鋁合金中厚板檢測中使用的水浸式超聲波探傷是全沒液浸法的升級，裝備有相控陣聚焦探頭，使用超聲相控陣。它是通過壓電換能元件規(guī)則排列以及對每個元件的發(fā)射時間和相位加以控制，達(dá)到不更換探頭即可動態(tài)改變波束位置和方向。實際生產(chǎn)中水浸式超聲波探傷使用固定焦點聚焦技術(shù)，在自動模式下覆蓋全部鋁板表面，同時對發(fā)現(xiàn)的缺陷標(biāo)注，掃查速度可達(dá)300mm/s。當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時再進(jìn)行缺陷評估再掃查，使用多個閘門和相控陣聚焦技術(shù)，對缺陷進(jìn)行精確掃查。其具有探傷時間短、探傷效率高、探頭不易磨損、自動化程度高、檢測覆蓋率達(dá)100%等優(yōu)點。

2 水浸式超聲波探傷的工藝過程

（1）對每個探頭進(jìn)行探傷參數(shù)設(shè)置，作TCG曲線，設(shè)置探傷靈敏度。

（2）天車使用真空吸盤（或?qū)ｉT吊具）將板材吊放到上料裝置，運(yùn)輸裝置自動運(yùn)送板材到超聲波探傷儀的升降臺上。

（3）放置結(jié)束后，主傳動電機(jī)（或液壓缸）啟動，升降臺同步下降并進(jìn)行預(yù)噴淋。

（4）板材傾斜入水，底部會和水接觸以進(jìn)行潤濕，因此可以避免板底聚積氣泡，板材完全入水后應(yīng)水平放置。

（5）當(dāng)鋁板材表面到達(dá)水面以下的下限位置時電機(jī)驅(qū)動斷開（或液壓缸控制閥關(guān)閉），然后探傷檢測開始進(jìn)行全方位系統(tǒng)掃描。

（6）板材自動標(biāo)記、記錄缺陷。

（7）探傷結(jié)束后，升降臺將板材提升至水面以上，板材應(yīng)傾斜出水，由水槽輸送輥道將板材輸送至卸料輥道臺。

（8）進(jìn)行烘干，板材經(jīng)烘干后由天車吊離下線。

3 水浸式超聲波探傷在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用

水浸式超聲波探傷機(jī)列是我司中厚板生產(chǎn)線上必不可少的檢測設(shè)備，且考慮未來大型飛機(jī)等用材的發(fā)展需求，板材最大規(guī)格（長×寬×厚）為38600mm×4350mm×250mm，而通常情況下需生產(chǎn)檢測板材尺寸為中小規(guī)格居多。所以要求該水浸式超聲波探傷儀采用雙橋架檢測，在對窄尺寸板材進(jìn)行探傷時需采用雙橋架同時對并排放置的兩塊板進(jìn)行檢測；在對大規(guī)格板材探傷時需雙橋架同時對一塊板材進(jìn)行檢測。為了提高生產(chǎn)時檢測效率，還進(jìn)行了系列技術(shù)優(yōu)化。在雙橋架同時對一塊板材進(jìn)行檢測時檢測數(shù)據(jù)實現(xiàn)“無縫拼接”，生成一個檢測報告；在雙橋架同時對并排放置的兩塊板材進(jìn)行檢測時實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)與板材對應(yīng)分拆拼接問題，一塊板材對應(yīng)生成一個檢測報告。

采用雙橋架結(jié)構(gòu)方式，可使一條水浸式超聲波探傷機(jī)列年檢測通過量達(dá)到約3萬噸，相對于一條單橋架水浸式超聲波機(jī)列年檢測能力提高一倍，相對于兩條單橋架水探機(jī)列設(shè)備投資節(jié)約上千萬元。

4 結(jié)束語

水浸式超聲波探傷在鋁合金中厚板檢測中扮演的角色越來越重要，通過更新?lián)Q代和技術(shù)改造，極大地提高了檢測能力、檢測效率及檢測精度，徹底擺脫了人工探傷，滿足客戶對探傷的高標(biāo)準(zhǔn)要求，提升了探傷中厚板材在市場的競爭能力。

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