1. 雙晶直探頭的選擇
雙晶直探頭的結構如圖1所示。探頭采用兩塊晶片,發射與接收分開,消除了發射壓電晶片與延遲塊之間的反射波。同時由于始脈沖未進入放大器,克服了阻塞現象,有效減少雜波。雙晶探頭的發射和接收部分都帶有延遲塊,使盲區大大減小,為探傷近表面缺陷提供了有利條件。雙晶直探頭探傷時,對于位于棱形區ABCD內的缺陷反射信號比區外強。當入射角αL愈大,棱形區水平方向變扁,適合薄工件的探傷檢驗;反之,入射角αL愈小,棱形區垂直方向變扁,有效探測深度愈深,適合厚工件的探傷檢驗。所以雙晶直探頭的選擇主要為焦距長度的選擇。
其中:L為延遲塊高度,F為焦距,αL和βL分別為入射角和折射角。 目前我們使用較多的是標稱為入射角為2.5P10×12mm 5°的雙晶直探頭,其焦距可按如下步驟計算出來:
根據斯涅爾定律 sinαL/CL1=sinβL/CL2求出折射角arcsinβL= CL2 ×Lsinα/CL1。
式中:αL為入射角,
CL1為有機玻璃聲速2700m/s
CL2鋼中聲速5900m/s 再由幾何原理推導DO2HcosβL⑴ /2sinβL 可近似求得10×12mm規格5°雙晶直探頭焦距為26.1mm。
理論近似計算的結果,為我們選擇探頭提供了主要依據。從焦距來看,理想的雙晶直探頭焦距應等于鋼板厚度的一半⑵,根據理論近似計算入射角為5°探頭較合理的最大探傷厚度在50mm左右。由于探頭制作的差異性,按標準要求對探頭進行性能測定以確定所選雙晶直探頭是否滿足要求。
2.頻率選擇:
超聲頻率高時,波長短,聲束指向性好,擴散角小,能量集中,發現缺陷能力強,分辨力好,定位準確。但高頻率超聲波在材料中衰減大,穿透能力差。目前生產的模具鋼表面較為粗糙,加之選取雙晶直探頭檢測的主要針對模具扁鋼的厚板,若采用較高頻率易出現林狀回波,給探傷帶來難度,所以檢測采用頻率為2.5MHz的雙晶直探頭。