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超聲測厚儀中的常見問題與處理方法北京金泰介紹
閱讀:354 發(fā)布時間:2017-5-17超聲測厚儀中的常見問題與處理方法北京金泰介紹
1 表面狀況對測量結(jié)果的影響
1.1 表面覆蓋物
測量前應(yīng)清除被測物體表面所有的灰塵、污垢及銹蝕物,鏟除油漆等覆蓋物。
1.2 粗糙表面
過于粗糙的表面會引起測量誤差,甚至儀器無讀數(shù)。測量前應(yīng)盡量使被測材料表面光滑,可使用磨、拋、銼等方法使其光滑。還可使用高粘度耦合劑。
1.3 粗加工表面
粗加工表面(如車床或刨床)所造成的有規(guī)則的細槽也會引起測量誤差,處理方法同上。另外調(diào)整超聲探頭串音隔層板(穿過探頭底面中心的金屬薄層)與被測材料細槽之間的夾角,使隔層板與細槽相互垂直或平行,取讀數(shù)中的zui小值作為測量厚度,可取得較好效果。
1.4 圓柱型表面
測量圓柱型材料,如管子、油桶等,正確選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角至關(guān)重要。簡單地說,將探頭與被測材料耦合,探頭串音隔層板與被測材料軸線平行或垂直,沿與被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動探頭,屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化,選擇讀數(shù)中的zui小值,作為材料的測量厚度。
根據(jù)材料的曲率正確選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線夾角方向。直徑較大的管材,選擇探頭串音隔層板與管子軸線垂直;直徑較小的管材,則選擇與管子軸線平行和垂直兩種測量方法,取讀數(shù)中的zui小值作為測量厚度。
1.5 復(fù)合外形
當(dāng)測量復(fù)合外形的材料(如管子彎頭處)時可采用上文介紹的方法,所不同的是要進行二次測量,分別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直和平行的兩個數(shù)值,其較小的一個數(shù)作為該材料在測量點處的厚度測量值。
1.6 不平行表面
為了得到穩(wěn)定、可靠的厚度測量值,被測材料的另一表面必須與被測面平行或同軸,否則將引起較大測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。
2 溫度對測量結(jié)果的影響
材料的厚度與超聲波在材料中的傳播速度均受溫度的影響。對測量精度要求較高時,可采用試塊對比法,即用相同材料、近似厚度的試塊在相同溫度條件下進行測量,并求得溫度補償系數(shù),用此系數(shù)修正被測工件的測量值
3 材料衰減對測量結(jié)果的影響
對于一些如纖維、多孔、粗晶等材料,它們會造成超聲波的大量散射和能量衰減,以致可能使儀器出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無讀數(shù)(通常反常的讀數(shù)小于實際厚度)。在這種情況下,該材料不適于用此測厚儀進行厚度測量。
4 參考試塊的使用
對不同材料在不同條件下進行測量,校準(zhǔn)試塊的材料越接近于被測材料,測量就越。理想的參考試塊將是一組被測材料的不同厚度的試塊,試塊能提供儀器補償校正因素(如材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱處理條件、粒子方向、表面粗糙等)。為了滿足zui大精度測量的要求,一套參考試塊將是很重要的。
在大部分情況下,只要使用一個參考試塊就能得到令人滿意的測量精度,這個試塊應(yīng)具有與被測材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測材料用千分尺測量后就能作為一個試塊。
對于薄材料,在它的厚度接近于探頭測量下*,可用試塊來確定準(zhǔn)確的低限。不要測量低于下限厚度的材料。如果一個厚度范圍是可以估計的,那么試塊的厚度應(yīng)選上限值。
當(dāng)被測材料較厚時,特別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的合金等,應(yīng)在一組試塊中選擇一個接近被測材料的,以便于掌握校準(zhǔn)。
大部分鍛件和鑄件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有方向性,在不同的方向上,聲速將會有少量變化,為了解決這個問題,試塊應(yīng)具有與被測材料相同方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu),聲波在試塊中的傳播方向也要與在被測材料中的方向相同。
在一定情況下,查已知材料的聲速表,可代替參考試塊,但這只是近似地代替一些參考試塊,在一些情況下,聲速表中的數(shù)值與實際測量有別,這是因為材料的物理及化學(xué)情況有異。這種方法常被用來測低碳鋼,但只能作為粗略測量。
本測厚儀具有測量聲速的功能,故可先測量出聲速,再以此聲速對工件進行測量。
5 鑄件測量
鑄件測量有其特殊性。鑄件材料的晶粒比較粗大,組織不夠致密,再加上往往處于毛面狀態(tài)就進行測量,因此使測量遇到較大的困難。
首先是晶粒的粗大和組織不致密性造成聲能的*衰減,衰減是由材料對聲能的散射和吸收造成的。衰減的程度與晶粒尺寸和超聲頻率是有密切關(guān)系的,相同頻率下衰減隨晶粒直徑的增大而增大,但有一zui高點,超過這一點,晶粒直徑再增大,衰減基本趨于一個固定值。對于不同頻率的探頭,衰減隨頻率的增大而增大。
其次,當(dāng)晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時,將對超聲信號產(chǎn)生異常反射,產(chǎn)生草狀回波或樹狀回波,使測厚結(jié)果出現(xiàn)錯誤讀數(shù),造成誤判。
另外,隨著晶粒的粗大,金屬結(jié)晶方向上的各向異性表現(xiàn)得更為顯著,從而使不同方向上的聲速造成差異,zui大差異甚至可達5.5%。而且工件內(nèi)不同位置上組織的致密性也不一致,這也將造成聲速的差異。這些因素都將引起測量結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此對鑄件測量要特別小心。
對鑄件測量時應(yīng)注意:
?在測量表面粗糙的鑄件時,必須采用粘度較大的機油、黃油等作耦合劑。
?建議用與待測物相同的材料,測量方向與待測物也相同的試塊來校準(zhǔn)材料的聲速。
?必要時可進行兩點校準(zhǔn)。
6 減小測量誤差的方法
6.1 超薄材料
使用任何超聲波測厚儀,當(dāng)被測材料的厚度降到探頭使用下限以下時,將導(dǎo)致測量誤差,必要時,zui小極限厚度可用試塊比較法測得。
當(dāng)測量超薄材料時,有時會發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯誤結(jié)果,它的現(xiàn)象為:顯示讀數(shù)是實際厚度的二倍;另一種錯誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)、循環(huán)跳躍”,它的現(xiàn)象是測量值大于實際厚度,為防止這類誤差,測臨界薄材料時應(yīng)反復(fù)測量核對。
6.2 銹斑、腐蝕凹坑等
被測材料另一表面的銹斑凹坑(很小的銹點有時是很難發(fā)現(xiàn)的)等將引起讀數(shù)無規(guī)則地變化,在情況下甚至無讀數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時,對這個區(qū)域的測量就得十分小心,可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來作多次測試。
6.3 材料識別錯誤
當(dāng)用一種材料校正了儀器后,又去測量另一種材料時,將發(fā)生錯誤的結(jié)果,應(yīng)注意選擇正確的聲速。
6.4 探頭的磨損
探頭表面為丙烯樹脂,*使用會使其粗糙度增高,導(dǎo)致探頭靈敏度下降,如果探頭磨損嚴重導(dǎo)致測量結(jié)果誤差較大,可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保證平行度。如測值仍不穩(wěn)定,則需更換探頭。
6.5 多層材料、復(fù)合材料
要測量結(jié)合面不緊密的多層材料是不可能的,因超聲波無法穿透未經(jīng)耦合的結(jié)合面。因為超聲波不能在復(fù)合材料中以勻速傳播,所以用超聲反射原理測量厚度的儀器均不適于測量多層材料和復(fù)合材料。
6.6 金屬表面氧化層的影響
有些金屬可能在其表面產(chǎn)生較致密的氧化層,例如鋁等,這層氧化層與基體間結(jié)合緊密,無明顯界面,但超聲波在這兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的,故會造成測量誤差,且氧化層厚度不同誤差的大小也不同。請用戶在使用時注意這種情況。可以在同一批被測材料中選擇一塊制成樣塊,用千分尺或卡尺測量測量其厚度,并用該樣塊對儀器進行校準(zhǔn)。
6.7 反常的厚度讀數(shù)
操作者應(yīng)具備辨別反常讀數(shù)的能力,通常銹斑、腐蝕凹坑、被測材料內(nèi)部缺陷都將引起反常讀數(shù)。解決辦法可北京金泰科儀檢測儀器有限公司。
6.8 耦合劑的選擇和使用
耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的超聲信號傳播載體。如果耦合劑的種類或使用方法不當(dāng)將有可能造成較大誤差,或者耦合標(biāo)志閃爍,測值無法穩(wěn)定。耦合劑應(yīng)適量使用,涂沫均勻。
選擇合適類型的耦合劑非常重要。當(dāng)使用在光滑材料表面時,可以使用低粘度的耦合劑(如隨機配置的耦合劑、輕機油等);當(dāng)使用在粗糙材料表面,或垂直表面及頂面時,需要使用粘度較高的耦合劑(如甘油膏、黃油、潤滑脂等)。
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