粗糙表面超声探伤耦合剂的研究
摘要:在超声探伤中,经常遇到测试面较粗糙。如用常规耦合剂时,其耦合剂损耗大,声能透过率低,探伤效果较差。本文介绍了一种适合在粗糙表面上进行超声探伤的耦合剂,其声学性能优于其他类型的耦合剂,应用到球墨铸铁曲轴超声探伤中,效果很好,由于其制备方法简单,成本低,使用损耗小,可较大地提高超声探伤灵敏度,具有很好的应用前景。 前言 在常规超声检测中,探头声源与工件之间必须填充耦合介质以实现声能的传递。它在工件与探头接触面上具有排除空气,充填不平的凹坑和间隙并兼有防磨方便移动的功能。通常在检测部位先涂耦合剂,再放上探头进行检测。在对粗糙表面、斜面、顶部、弯曲表面及垂直平面检测时,一般的耦合剂流失严重,耦合损耗大,声能透过率减小,从而使检测灵敏度降低,若使用润滑脂、黄油等,又会给涂沫、回收带来麻烦,清洗也不方便。 1 粗糙表面耦合剂的研制 耦合剂在工件表面的流失损耗主要取决于它的湿润性。从减少流失损耗的角度考虑应减少耦合剂与工件的湿润性[1],因此选用表面张力较大的水与甘油作载体制备粗糙表面耦合剂,其表面张力分别为72.68×10-5N/cm和69.9×10-5N/cm,而水的成本低廉,可大大降低耦合剂成本,甘油的透声性较好,可制备高灵敏度的耦合剂。粗糙表面耦合剂是不溶于***亲水性强的聚合物。在制备表面张力较大的粗糙表面耦合剂时,聚合物虽然是亲水性的,但它与甘油等载体的亲和力较弱,配制有一定难度,需改进常规溶剂的配制方法。除严格控制化学反应温度、浓度、pH值等因素外,还需改变其作用条件、搅拌方式。本方法采用功率超声振动乳化装置来配制溶液的新方法,使行溶液里的颗粒非常细小,可使载体与聚合物产生稳定的化合态。放置较长时间也不会产生沉淀现象。从而保证耦合剂的稳定。 2 粗糙表面耦合剂的性能 2.1 声学性能 表1 某些介质、耦合剂的密度、声速及声阻抗比较 |
名 称 |
密度ρ |
声速VL |
声阻抗ρCL |
铸铁 |
7.2 |
4500 |
3.28 |
钢 |
7.7 |
5900 |
4.45 |
有机玻璃 |
1.18 |
2730 |
3.22 |
钛酸钡陶瓷 |
5.56 |
5100 |
2.84 |
钛 |
4.58 |
5900 |
2.74 |
铝 |
2.7 |
6300 |
1.70 |
水( |
1 |
1480 |
1.48 |
变压器油 |
0.92 |
1390 |
1.28 |
30#机油 |
0.9 |
1400 |
1.26 |
纯甘油 |
1.27 |
1800 |
2.39 |
水玻璃(100%) |
1.7 |
2350 |
4.00 |
捷力达水基耦合剂 |
1.25 |
1980 |
2.48 |
德国KK公司ZG耦合剂 |
1.32 |
2130 |
2.81 |
粗糙表面耦合剂 |
|
||
1# |
1.38 |
2.70 |
2.99 |
2# |
1.30 |
2071 |
2.69 |
3# |
1.28 |
2153 |
2.75 |
4# |
1.15 |
2142 |
2.46 |
表2 检测工件表面粗糙度与底面回波高度比较(分贝) |
耦合剂 |
底波分贝值 |
检测表面粗糙度(Rz) |
25μm |
50μm |
砂轮打磨 |
粗车 |
100μm |
黑皮 |
毛面 |
变压器油 |
+1 |
-1 |
-1 |
-5 |
-14 |
-15 |
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