基于超声波检测在机械行业工程中的应用探究

　　摘    要：　随着我国工业的快速发展，针对机械产品的性能指标也不断提高，在机械制造过程中由于各种不确定因素影响产品质量，为了解决这一问题，把超声波检测技术引入机械产品生产制造过程中，也进一步要求掌握超声波现代技术和设备的应用，进而对金属零件进行质量评价，确保零件的性能使用寿命，促进我国现在工业稳定发展，本文主要对机械行业中超声波检测技术的应用进行探究分析。

　　关键词：　超声波; 机械; 检测; 质量;

　　Abstract：　With the rapid development of my country's industry, the performance indicators of mechanical products have also been continuously improved. In the process of mechanical manufacturing, various uncertain factors affect product quality. In order to solve this problem, ultrasonic testing technology is introduced into mechanical product manufacturing. In the process, it is further required to master the application of modern ultrasonic technology and equipment, and then to evaluate the quality of metal parts, to ensure the performance and service life of the parts, and to promote the stable development of my country's current industry. This article mainly explores the application of ultrasonic testing technology in the machinery industry analysis.

　　Keyword：　ultrasonic; machinery; inspection; quality;

　　1、 超声波检测技术概述

　　超声波频率高于20000Hz，超出了人耳所能感受的范围，主要利用材料中缺陷的声学性能差异，对超声波传播过程中的反射状况和穿透时间的变化来判别金属内部缺陷的检测方法。超声波检测主要原理是通过回波发生的位置、强度、声程和波形来对工件内部的情况进行评定。由于整个检测过程对金属无损伤，因此在机械行业得到广泛应用，主要检测金属零件内部质量，提高机械生产制造过程中的质量把控，进而为我国工业行业的发展奠定了基础[1]。
 

　　2 、超声波在机械制造中的应用

　　2.1 、超声波测量距离

　　在零件实际生产过程中，随着智能化的推进，机械制造业在生产过程中对零件精度的要求越来越高，为了在检测过程中不对零件造成损伤，超声波测量技术得到了很好的应用，通过脉冲信号穿透被测对象得到的反射波，以反射波的时间差计算被测物体的测量距离与真实的距离进行核算，对金属零件的外形尺寸和规格进行检测，保证材料、结构的完整性，达到国家标准水平，实现检测自动化和智能化发展，为后期机械生产加工方面提供扎实的基础[2]。

　　2.2 、超声波探伤

　　随着国家经济的发展，各个行业指标越来越高，机械材料受到外界环境的影响，极易导致机械零件出现裂纹或者内部问题，降低机械产品的使用性能和寿命。但是出现超声波检测技术后，实现了无接触被测工件，不会对工件造成二次损伤，且灵敏度极高，进一步确定零件内部出现缺陷的位置和大小，确保检测质量，促进现代机械制造业健康发展。

　　2.3 、超声波在机械行业检测的特点及优势

　　超声波在检测过程中把能量集中在特定的方向上，且沿着直线传播，具有良好的指向性。在传播过程中会出现衰减后者反射，利用这一特性，可以根据反射时间差确定缺陷的位置达到探伤的作用。超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大，由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度、位置和形状超声探伤不仅检测范围广，灵敏度高，速度快，而且对工件不会造成二次损伤[3]。

　　2.4 、超声波在锻件内部常见缺陷的应用

　　超声波检测技术被广泛应用于锻件内部缺陷的检测中，锻件内部缺陷根据形成机理不同可分为冶金缺陷和锻造缺陷。在锻造行业中，最有效也是最常使用的检测手段就是超声无损检测，不仅对锻件不会造成二次损伤，还能对锻件的内部缺陷的类型进行准确地定性，通过超声波回波特性可以分析出缺陷特征主要有密集性缺陷、延展性缺陷和点状缺陷，超声波这一检测特性不仅提高锻造工艺和锻件的产品质量，还增加产品的使用寿命[4]。

　　3 、超声波检测设备

　　3.1、 超声波检测前的准备

　　在对工件实施超声波检测技术前首先要熟悉被检工件的材质、规格、焊接方法、热处理状态等一些基本信息，然后根据标准规定和现场情况选择合适的仪器，探头和试块，对仪器进行水平线性和垂直线性进行测定，对探头进行前沿、折射角、分辨力进行校准，最后调节脉冲水平距离、深度和声程，完成检测前的准备工作。

　　3.2 、超声波检测探头的选择

　　在超声波检测中探头的选择对检测质量有一定的影响，常用的超声波探头有压电晶片组成，既可以发射超声波又可以接收超声波，在实际检测过程中主要有垂直探头和斜探头，为了提高灵敏度一般选择斜探头可以尽最大程度上发现垂直裂纹，同时借助相应的管控措施，对超声波检测水平与质量进行保证。

　　3.3、 超声波检测耦合剂的选择

　　在现代超声波检测过程中为了增强超声波的穿透力，耦合剂就显得极其重要，并且很大程度上决定了检测结果的正确性。对此相关检测单位必须选择一些具有良好透声性且声阻抗与机械工件声阻抗一致的耦合剂，从而提高超声波检测耦合的质量，促进超声波检测整体水平的提高。

　　3.4 、超声波使用仪器的选择

　　根据调研资料显示，现在超声波检测仪器主要有数字式和模拟式两种类型为主，同时也可以分为脉冲反射式、穿透式及共振式检测仪几类，数字式主要用于一些工况较为简单的时候，且检测设备占地面积较小。穿透式检测仪在使用过程中灵敏度较低，且操作过程难度较大，极易出现检测结果不准确性，对超声波检测水平造成一定的影响。因此相关单位需要遵循国家标准，合理的选择超声波检测仪器，了解每种测量仪器的使用环境和精度，避免测量仪器在日常使用中出现问题，提高机械产品质量和精度[5]。

　　4、 超声波检测方法

　　4.1、 判断缺陷位置

　　通过探头把超声波发射在被测物体内部，产生的反射和折射后产生的回波信号被探头接收，利用时间差计算缺陷位置且显示器对其位置进行显示。借助反射波对检测结果进行调制，根据灯光的亮与暗进行对比，如果出现缺陷问题，灯光亮度大，如果无缺陷亮度低，相关检测人员根据灯光的变化情况低缺陷进行判断。还可以通过显示器对脉冲信号进行显示，把缺陷问题和实际状态进行对比显示，不仅提高检测的准确性，还更加明确的反映出缺陷问题的情况和位置，检验人员可以制定出更加科学合理完善的方案在实际检测过程中应用，确保后续工作的顺利完成。

　　4.2、 声束和焊核尺寸

　　超声波的声束直径是由探头中的压电晶片决定的，如果焊核尺寸比声束直径小的时候，检测过程中会出现反射现象，则检测人员确定焊核尺寸小于标准规定尺寸，如果焊核尺寸比声束直径大的时候，主要出现地面反射现象，则检测人员确定焊核尺寸与标准规定一致。

　　4.3 、超声波导波射频的特点

　　在对被测工件进行检测过程中，超声导波技术采用机械应力沿着延伸结构传播，随着传播距离的延长而衰减，主要应用于金属管道的检测。当超声波一特定角度向管道内发射时，管道表面会对其超声一定的发射效应，促使机械振动只能在管壁内部传递形成导波，导波很容易受到管道材质和尺寸规格的影响，为了减小这一影响，必须合理的选择导波形式，且对探头进行结构设计和优化，得到想要的检测效果[6]。

　　5 、超声波检测参数设置

　　5.1、 工件材料设置参数

　　采用超声波技术检测机械产品的过程中，为了提高检测精度和评价准确性，首先检测员需要依据工件材料进行参数设置，不同的材料波的类型的传播速度不一，例如对于铝制材料的工件，选择横波，速度为3130m/s，选择纵波，速度为6300m/s，还需把基线水平调至100mm左右，只有合理的设置参数才能保准结果的可信度。

　　5.2 、严格检测工件表面

　　在现代检测技术过程中，毛刺、油污和氧化皮都会影响检测的精度和准确性，因此在检测前相关人员需要对工件表面进行高效处理，根据固定的流程对氧化皮、毛刺和油污进行处理，有必要的情况可以对被测件进行热处理，保证被测件能够满足超声波检测的需要。

　　6、 超声波探伤试块制作

　　6.1、 合理选择试块人工反射体

　　超声波试块主要用于仪器探头校准，性能测试，为了保证准确性，对于试块的材料，热处理状态，表面粗糙度，外形和尺寸有着严格的要求。因此相关单位和人员需要科学的选择试块人工反射体作为缺陷的当量比照，为检测质量提供基础。

　　6.2 、选择试块的规格型号

　　针对机械行业金属零件的检测，常见的超声波试块有CSK-IA、CSK-IB等规格的试块，这两种试块体积小，便于携带且操作方便，被广泛用各类工件检测来校准，只有合理的选择试块的规格型号，才能进一步提高检测质量和精度。

　　7 、总结

　　通过介绍超声波的检测原理、方法、参数设置及试块制作要求，了解到超声波检测技术在现代机械行业的重要性，实现了金属工件无接触式检测，降低了检测对工件的二次损伤。随着现代制造业的飞速发展，相关单位和人员应加强对超声波检测技术的应用，强化质量生产要求，提高检测技术水平，确保机械产品质量，使用寿命和机械性能，为我国装备制造行业把控质量关，加快我国机械产品走向国际化的脚步。

　　参考文献

　　[1]朱学元.超声波检测在机械制造业中的应用[J].内燃机与配件，2020(15):208-209.
　　[2]肖全旺.超声波方法进行石油机械结构的无损检测[J].石化技术，2016,23(10):250.
　　[3]张旻澍，谢安，李世玮.超声波检测在半导体工艺中的应用[J].半导体技术，2013,38(10):792-796.
　　[4]陈浩楠，付翔.锻件超声波探伤中的几个问题探讨[J].企业技术开发，2016,35(12):66-67.
　　[5]谷金诚.精密检测技术在机械加工制造领域中的应用分析[J].内燃机与配件，2019(23):212-214.
　　[6]杨年，宋瑞祥.超声波检测在实际生产中的应用[J].科技与创新，2018(06):152-153.