超声纵波法测试铝合金的内部应力
超声测量非均匀应力场及应力梯度的研究
料 中 的应 力 具 有 较 好 的 线 性 关 系 ， 能够 用 来 对 应 力 大 小 进行 无损 评 价 。温 度 和耦 合 条 件 是 影 响 超 声 法 应 力 测 量 的 主要 因素 。温 度 不 变 时 ， 不 同部 位 的 实测 误差 小 于 ４ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 在测量较高应力时 ， 这 一 误 差 可 以 忽 略 不 计 。 非 均 匀 应
用 在非 透 明材料 的应 力测 量 上 ， 其 差 别 在 于声 弹效
应 的观 测远 比光 弹效 应 的观测 复杂 ¨ ¨ 。
复杂 ， 目前仅 有 少数 国家具 备试 验能 力 ， 难 以进 行工
程 应 用 。超 声 应 力 测 量 通 过 超 声 波 速 度 的 变 化
根据 Ｒ ．Ｗ．Ｂ ｅ ｎ ｓ ｏ ｎ以及 Ｖ ．Ｊ ．Ｒ ａ ｅ ｌ ｓ ｏ ｎ的经典 声 弹性理论 ， 在 含有 应力 的材 料 中 ， 超声 波 的传 播 速
中图分类号 ： Ｔ Ｂ ５ ５ ３
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ５ ６ － ０ ６
材 料在 经历 不均 匀 的塑性 变形或 热处 理状 态后 都 将 产生残 余应 力 。残余 应力 直接影 响材 料 的耐蚀 性、 疲 劳性 等 多种性 能 ， 也 会对 工件加 工过 程 中的 尺
度 满 足 下列公 式 ：
反 应 超声传 播路 径 上平 均应 力 的大 小 ， 具 有设 备 简 单、 方便灵 活 、 经济 性 好 等优 点 ， 是 一 种 极 具 工程 应
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ８ － ０ ８ ；修 订 日期 ： ２ ０ １ ３ － １ ０ — １ ６ 作者简介 ： 王 晓（ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 博士， 从 事 材 料 检 测 与 评 价 研
超声波无损检测在铝合金焊接疲劳裂纹中的应用
超声波无损检测在铝合金焊接疲劳裂纹中的应用随着科技的不断进步和发展，无损检测技术得到了广泛的应用，尤其是在材料工程领域。
超声波无损检测技术作为一种非常成熟的测试方法，在铝合金焊接疲劳裂纹检测方面起到了非常重要的作用。
本文将从超声波无损检测技术的基础原理、铝合金焊接疲劳裂纹的形成机理以及超声波无损检测技术在铝合金焊接疲劳裂纹检测中的应用等方面进行介绍，以期增加人们对超声波无损检测技术的了解，推广其在铝合金焊接疲劳裂纹检测方面的应用。
一、超声波无损检测技术的基础原理超声波无损检测技术是指利用超声波在材料内部传播时的衍射、反射、散射、透射等物理现象进行材料内部及表面的缺陷检测和材料性能评估的一种技术。
其基础原理是利用超声波在材料内部传播时的反射、透射、衍射等现象，获取被测试物体内部图像和材料的理化信息。
二、铝合金焊接疲劳裂纹的形成机理铝合金焊接疲劳裂纹的形成机理主要有两个方面：一是在材料受到交变荷载作用下，材料内部应力场的变化引起材料内部的塑性变形，从而导致材料内部存在微小的裂纹；二是随着循环次数的不断增加，这些微小的裂纹会不断扩展，并最终演化成为裂纹断裂。
三、超声波无损检测技术在铝合金焊接疲劳裂纹检测中的应用（一）焊接缺陷检测铝合金焊接中常见的缺陷有气孔、夹杂、偏心度等，这些缺陷会对焊接强度、密封性和耐腐蚀性等造成影响。
超声波无损检测技术可以通过探头对焊缝进行检测，发现焊接缺陷，并进一步识别缺陷类型和位置等。
（二）焊接疲劳裂纹检测在铝合金焊接中，焊缝中会出现一些微小的裂纹，如果这些裂纹在焊接后一段时间内得不到及时的处理和修补，就会逐渐扩大，导致焊接疲劳破坏。
而超声波无损检测技术可以通过探头对焊缝进行定向扫描，快速检测出焊接部位的微小疲劳裂纹，从而提高焊接的质量和使用寿命。
（三）焊后应力检测在铝合金焊接后，由于热应力和残余应力的存在，容易导致焊缝区域的应力集中，从而导致疲劳裂纹的生成和扩展。
超声波无损检测技术可以通过测试焊缝处的超声波反射信号，来获得焊后应力值的信息，从而对焊接后的应力状态进行监测和评估。
变形铝合金产品超声波检测方法
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现代无损检测新技术新工艺与应用技术标准大全
!" #" %$ 对于锻件、 板材、 型材最好采用非聚焦型纵波直探头、 双晶组合探头。 !" #" #$ 对于棒材最好采用线聚焦纵波直探头， 延迟块为瓦状的双晶片组合探头。 !" #" &$ 根据产品几何形状及质量的特点， 对特殊部位可采用特殊用途的探头， 其探头形状、 尺寸、 技术 性能及测试方法由供需双方议定。
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中华人民共和国国家标准
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基于超声波检测技术车辆铝制材料无损探伤分析研究
基于超声波检测技术车辆铝制材料无损探伤分析研究超声波检测技术是一种常用的无损检测方法，它通过对材料中的超声波进行传播、反射和干涉等分析，实现对材料内部缺陷的检测和定位。
超声波检测技术具有快速、非接触、高分辨率等特点，适用于对车辆铝制材料进行无损探伤分析。
在车辆铝制材料无损探伤分析中，超声波检测技术主要包括超声波发射、接收和信号处理三个步骤。
通过超声波发射器将超声波信号传入材料中。
由于铝合金材料的声导速度较高，超声波在其内部的传播速度也较快。
接着，超声波信号在材料内部发生反射、散射等现象，与缺陷产生相互作用。
通过超声波接收器接收返回的超声波信号，并进行信号处理和分析，从而确定材料中的缺陷位置、形状和大小。
车辆铝制材料无损探伤分析中，超声波检测技术可以检测到各种类型的缺陷，如气孔、裂纹、夹杂物等。
超声波检测技术可以实现对材料的全面检测，不仅可以检测材料表面的缺陷，也可以检测材料内部的缺陷。
超声波检测技术还可以对铝制材料进行定量分析，通过测量超声波的传播速度和幅度变化，可以计算出缺陷的大小和深度等信息。
车辆铝制材料无损探伤分析中，超声波检测技术也面临一些挑战和限制。
超声波的传播受材料的物理性质和形状的影响，例如超声波在曲面材料中的传播路径可能会发生弯曲和散射，从而影响检测结果的准确性。
超声波检测技术对操作人员的要求较高，需要具备一定的技术和经验。
由于车辆铝制材料的复杂性，缺陷可能存在于多个不同的平面和深度，对超声波的接收和信号处理提出了较高的要求。
基于超声波检测技术的车辆铝制材料无损探伤分析是一种重要的研究领域。
通过对超声波信号的发射、接收和信号处理，可以实现对车辆铝制材料中的缺陷进行快速、准确的检测和定位。
超声波检测技术在实际应用中还面临一些挑战，需要进一步深入研究和改进，以实现对车辆铝制材料的更好检测效果。
大规格铝合金锻件超声波纵波探伤缺陷判定方法
大规格铝合金锻件超声波纵波探伤缺陷判定方法通过使用不同规格探头、不同类型超声波探伤仪对大规格铝合金锻件进行超声波探伤对比试验，确定了超声波探伤仪在实际应用过程中易产生幻像波的条件，积累了超声波探伤实践经验，避免造成误判现象的发生。
标签：锻件；超声波；幻像波；重复频率前言采用超声波纵波对铝合金锻件进行无损检测是保证锻件产品内部质量最有效的检测手段，依据国家标准GB/T6519-2000《变形铝合金产品超声波检验方法》进行验收。
正常情况下，超声波纵波探伤的缺陷判定方法是在始波与底波中间出现的反射波为缺陷波，但是在探伤实践中我们发现，在始波与底波中间出现的反射波并非一定是缺陷波反射。
在一次供某用户铝合金锻件200多件的A级检测过程中，废品率在80%以上，我们对其中两件不合格品进行定位取样加工，而在精确定位时未发现缺陷，为了得出正确的超声波探伤结果，我们采用不同的超声波探伤仪、不同的探头、设定不同的探伤参数进行超声波探伤对比试验，通过探伤生产实践总结出怎样能正确判定反射波是真实缺陷波的经验。
1 A型超声波纵波脉冲反射法原理A型超声波纵波脉冲反射法是由超声波探头发射脉冲波到试件内部，通过观察来自试件内部缺陷及底面反射波的情况来对试件进行检测的方法。
图1是A 型脉冲反射法探伤的基本原理，当试件中不存在缺陷时，显示图形中仅有发射脉冲T和底面回波B两个信号；当被检试件中存在缺陷时，在发射脉冲与底面回波之間将出现来自缺陷的反射回波F，通过观察F的反射波高度可对缺陷的大小进行评估，再通过观察回波F距发射脉冲的距离，可得到缺陷的埋藏深度。
2 铝合金锻件超声波探伤2.1 探伤灵敏度调试方法——试块比较法按照GB/T 6519-2000《变形铝合金产品超声波检验方法》标准要求：根据被检件上下表面机械加工余量来选择对比试块。
通常应有两块，第一块平底孔的埋藏深度等于被检件上表面机械加工余量，第二块等于被检件的厚度，将两块对比试块平底孔的反射波高分别调到荧光屏满刻度的80%，比较两者的增益（或衰减）dB值，取灵敏度较低者即为检测灵敏度。
基于超声波检测技术车辆铝制材料无损探伤分析研究
基于超声波检测技术车辆铝制材料无损探伤分析研究超声波检测技术是一种广泛应用于工业领域的无损检测技术，可有效地对物体内部的缺陷进行分析和检测。
本文将基于超声波检测技术对车辆铝制材料进行无损探伤分析的研究。
1. 引言随着汽车工业的快速发展，车辆的安全性和可靠性要求越来越高。
而铝制材料因其优良的机械性能和轻质化特点，被广泛应用于汽车制造中。
铝制材料在加工和使用过程中容易产生各种缺陷，如内部气孔、裂纹等。
需要一种能够检测和分析这些缺陷的无损检测技术。
2. 超声波检测技术原理超声波检测技术是利用超声波在材料中的传播和反射特性来检测材料内部缺陷的一种方法。
具体原理是利用超声波在不同介质之间传播时发生折射和反射的现象。
当超声波遇到缺陷或界面时，会发生部分能量的反射，通过测量反射波的特征可以判断材料中的缺陷类型和位置。
3. 超声波检测系统及设备超声波检测系统主要由超声波发生器、传感器和接收器组成。
超声波发生器负责产生超声波信号，传感器将超声波信号传递到被测材料上，并接收反射信号，接收器负责接收并处理反射信号。
4. 车辆铝制材料的无损探伤分析在对车辆铝制材料进行无损探伤分析时，首先需要选择合适的探测频率和角度，以获得最佳的探测效果。
然后，将超声波传感器放置在被测材料上，发射超声波信号。
接着，通过接收器接收和处理反射信号，利用计算机分析得到图像和数据。
5. 数据分析与缺陷判断通过对得到的图像和数据进行分析，可以判断出车辆铝制材料中的各种缺陷，如气孔、裂纹、异物等。
还可以测量缺陷的深度和长度，评估缺陷对材料强度和可靠性的影响。
6. 结果与讨论通过实验和数据分析，可以得到车辆铝制材料的无损探伤结果，并进行结果的讨论和评价。
根据实际需要，还可以对不同材料和不同缺陷进行比较和分析。
7. 结论通过对车辆铝制材料进行无损探伤分析的研究，可以有效地检测和评估材料中的缺陷，为车辆的安全使用提供科学的依据。
还可以为铝制材料的加工和制造提供指导和改进建议。
铝铸件超声波探伤标准
铝铸件超声波探伤标准铝铸件超声波探伤是一种常用的无损检测方法，用于检测铝铸件内部缺陷。
该方法利用超声波在材料中的传播和反射特性来检测铝铸件中的缺陷，并根据超声波的反射信号进行分析和评估。
铝铸件超声波探伤标准是指在进行铝铸件超声波探伤时，所采用的评定和判断缺陷的标准和规范。
下面将介绍铝铸件超声波探伤标准的内容和要点。
一、设备标准铝铸件超声波探伤设备应符合相关国家标准，设备需要进行定期校准和维护，确保其准确性和稳定性。
二、操作规范1.操作人员需经过相关培训和考核，熟知探伤设备的使用方法和操作规程。
2.在进行探伤前，应先对铝铸件进行清洁和除锈处理，以确保超声波的传播和反射信号的准确性。
3.探伤操作过程中，应保持仪器和探头与被测铝铸件的良好接触，避免产生干扰。
4.探头的选择应根据被测铝铸件的形状和尺寸进行合理选择，以提高探测的准确性和可靠性。
5.在探伤时，应避免超声波束的散射和干扰，确保探测信号的清晰度和可辨识度。
三、缺陷评定标准铝铸件超声波探伤主要针对以下几种缺陷进行评定和判断：1.正常区域：超声波信号均匀，无异常反射信号。
2.孔隙及气孔：一般情况下，孔隙和气孔的反射信号较小，形状较规则。
根据反射信号的强度和形状，评定缺陷大小和程度。
3.气泡：气泡为圆形或近似圆形，呈现出明显的回声信号。
根据回声信号的形状和强度，评定缺陷大小和程度。
4.沙眼：沙眼一般为局部区域的密集孔隙，形状不规则。
根据反射信号的强度和形状，评定缺陷大小和程度。
5.夹渣：夹渣为夹杂在铝铸件中的非金属物质。
根据反射信号的强度和形状，评定缺陷大小和程度。
四、缺陷评级标准铝铸件超声波探伤会对检测到的缺陷进行评级，一般采用以下几级评级标准：1.表面缺陷：缺陷位于铝铸件表面，不影响零件的使用功能和力学性能。
2.一级缺陷：缺陷位于铝铸件内部，不影响零件的使用功能和力学性能，但需要进行处理和修补。
3.二级缺陷：缺陷位于铝铸件内部，对零件的使用功能或力学性能有一定影响，需要进行处理和修补。
无损检测 残余应力超声临界折射纵波检测方法
无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法
残余应力是物体内部的一种力，通常在制造过程中产生，也可能在物体使用过程中产生。
残余应力会影响物体的性能和寿命，因此需要进行无损检测以确定其存在和强度。
超声波是一种常用的无损检测方法，其中，超声波的传播速度与物体中的应力有关系。
因此，可以使用超声波测量物体中的应力情况。
本文介绍了一种残余应力超声临界折射纵波检测方法。
该方法利用超声波在物体中传播时会发生折射的特性，通过测量超声波的折射角度和入射角度，可以计算出物体中的应力情况。
该方法使用的是临界折射角度，即当超声波入射角度大于一定角度时，超声波会从物体中反射出来而不是继续传播。
该临界角度与物体中的应力有关，因此可以通过测量临界角度来确定物体中的应力情况。
该方法具有高灵敏度、高准确度、非接触性等特点，可以用于不同种类的材料和结构的残余应力测量。
同时，该方法提供的是局部应力信息，可以用于检测物体中的应力分布情况。
因此，该方法在材料科学、机械工程、航空航天等领域具有广泛的应用价值。
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由（ ） ３ 式知 ， 单轴 应力 与 声 速变 化 呈线 性关 系 。
８ ３ ２８
科
学
技
术
与
工
程
ｌ ０卷
本文 利用 该公式 测试 Ｌ １ Ｙ １型铝合 金 内部应力 。
３ 实验数据及处理
２ 实验 方法 与实验装置
中图法 分类号
Ｔ １５ ２ ５ Ｇ ．８ ； １
文献标志码
Ａ
１４ ９ ０年 Ｓ Ｏ ａ提 出应 力 引 起 的 声 双 折 射 现 ．ｋ 象 ＿， 】 即超声 横 波 垂 直 入 射 到 弹 性 介 质 中 时 ， 由于 应 力 引起 的各 向异 性 ， 分 解 为沿 主应 力 方 向偏 振 将
力的变 化关 系如 图 ３和 图 ４所示 。由 图知 ， Ｙ １型 Ｌ１
中的传 播时 间 ， 原 理 如 图 １所 示 。初 始 电信 号 触 其
发 函数 发生器 ， 使其 产 生 脉 冲信 号 触 发超 声 脉 冲 发 生器 ， 生 的超 声脉 冲激 发超 声 波 换 能器 产 生 超 声 产 波， 超声 波在 试 样 中传 播 一 段 时 间后 ， 接 收换 能 被 器 接收 ， 转换 为 电信 号 。经 放 大 、 形后 ， 生触 并 整 产
阶弹性 常数 （ ｕ ｇａ Ｍ ｍａｈｎ常数 ）Ｋ 为 各 向同性 材 料 ；ｏ 在初 始状 态下 的体 积模量 ， ＝ ２ ／ 。 Ｋ Ａ＋ ｇ ３
初始 电信
迄今 为止 ， 弹 性 技 术 应 用 比较 成 熟 的 有 钢 轨 应 声 力 和 螺栓 应 力 的 检 测 。本 文 主 要 采 用 回 振 法研究 Ｌ 型铝 合金 在 拉压 应 力作 用 下 的纵 波 Ｙ１ １ 声 速变化 ， 出一种 用 超 声纵 波 测 试 材料 内部 单 轴 提
Ｂ ｎｏ ｅ ｓｎ和 Ｒ —ｌ ｎ２从 光 弹 性 应 力 双 折 射 比 拟 而 ａｅ ｏ ｌ ａ 来 ， 含 义 仅 局 限 于 声 弹性 双 折 射 。有 时 把 声 速 其 （ 括纵波 和表 具有 无 损 、 时 、 作 简单 快 捷 等 特 包 适 操
点 ， 因此在 工 业 生 产 中具 有 广 阔 的 应 用 前 景 Ｊ 。
力方向传播 的超声纵波对 Ｌ １ Ｙ １型铝合金进行测试。实验结果表 明： 材料在拉、 压单 轴应力作用 下， 超声纵 波声速都发 生 了变 化： 声速 随拉 应力 的增 大而增大 ， 随压应力的增大而减 小 ； 声速相 对变化 率与应力 呈线性 关系 ， 且 并拟合 出相应 的直 线方程 ， 直线斜率为铝合金纵波声弹性系数。通过 实验提供 了一种 无损检测材 料 内部 应力 的方法。实验 中用 回振 法测 量声速 ， 时间 测试精确度可达 １ １ ， ＯＩ 可精确测量声速 的微小变化量。 ｓ 关键词 超声纵波 声弹性 回振 法 应力测试
第１ ０卷 第 ３ ３期 ２ １ ０ ０年 １ １月 １７ — １ １ ｆ０ ０ ３ －２ ７０ ６ １ ８５ ２ １ ）３ ８３ —４
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ ０ Ｎｏ ３３ ＮＯ ． ０１ Ｌ１ ． Ｖ２ ０
Ｓ ｉ ｃ ｅ ｈ ｏ ｇ ｎ ｎ ｅ ｆ ｇ ｃ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌ ｙａ ｄ Ｅ ￣ｎ ｅ ｎ ｅ Ｔ ｏ ｉ
式 （ ） ，ｒ 示 单 轴 应 力 ， 规定 拉 伸 时 为 正 ， １ 中 ｏ表 并 压 缩 时 为负 ； ０ 示 材 料 受 应 力 前 的 密 度 ； 表 示 纵 ｐ表 Ｚ 波 ； 为 二 阶 弹性 常 数 （ ａ ｅ常数 ） Ｚｍ、 三 Ａ、 Ｌｍ ；、 为
的两个 速 度 不 同 的 横 波 。 声 弹 性 一 词 最 初 是 由
应 力的方 法 。
１ 声弹性理论基础
图 １ 回振 法 原 理 图
当各 向同性 的材 料 受 到单 轴 应 力作 用 时 ， 直 垂 于应力 方 向传播 的纵波 声速 与应力 的关 系如 下 ｍ
２
＝
当 ｏ＝ ｒ Ｏ时 ， 始纵 波声 速 Ｖ 为 初 ｌ ｏ
＝
Ａ ＋ ［一 Ａ ＋） １ ＋ ２ （＋ ｍ］（ ｚ ）
， 、
／ ｐ＝ｚ 。 Ａ ＋
＝
（ ２ ）
㈩
由式 （ ） 去式 （ ） 可得 １减 ２ ，
２１ ０ ０年 ８月 ２ ６日收到
Ｕｌ － Ｕｌ
第一作者简介 ： 徐颖梅 （９ １ ） 江苏江都人 ， １８ 一 ， 助教 ， 硕士 ， 究方 研
向 ： 属材 料 ， 声 检 测 。 金 超
利用 Ｃ Ｔ ２ ５电子 万 能 试 验 机 对 试 样 进行 拉 Ｍ ５０ 本实验 采 用 回振 法 Ｈ 测 量 超声 纵 波 在 材 料 伸压 缩试 验 ， 温为 ２ 。试 样拉伸 时载荷 从 ０ ｋ 室 ｌ Ｎ 至 ５ Ｎ， 隔为 ５ｋ 压缩 时为 ０至 １０ ｋ 问隔 ０ｋ 间 Ｎ； ０ Ｎ， 为 １ Ｎ ０ｋ Байду номын сангаас每 隔 １ ｎ加 载 一次 ， 的加 载 速度 为 ０ｍｉ 力 ０ ８ｍ ／ ｉ ， ． ｍ ｍ ｎ 每次加 载前 纪 录数 据 。纵 波 声 速 随应
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２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｎ． ０ ０ ｃ． ｅｈＥ ｇｇ
矿 冶技 术
超声纵波法测试铝合金的 内部应 力
徐 颖梅 董 师 润 魏 勤
（ 扬州工业职业技术学 院机械工程系 ， 扬州 ２５ ２ 江苏科技大学数理学 院 镇江 ２２ ０ ） ２ １７； ， １０ ３
摘
要
声各 向同性 的金属材料在应力作用下表 现 出声各 向异性 ， 这是用 声弹性 法分析材 料 内部 应力 的基 础。用 垂直于 应
铝 合金 受拉 或 受 压 时 ， 波 声 速 都 发 生 了变 化 ； 纵 且 声 速随 着拉应 力 的增 大 而增 大 ， 随着 压 应力 的增 大
而减 小
发信 号 。与此 同 时 ， 大 、 形 后 的 信 号 与 示 波 器 放 整