[发明专利]550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法及其装置有效
申请号: | 201610119292.X | 申请日: | 2016-03-03 |
公开(公告)号: | CN105758938B | 公开(公告)日: | 2018-07-06 |
发明(设计)人: | 吴运新;石文泽;谭良辰;龚海;张涛;杨键刚;韩雷;李伟;范吉志 | 申请(专利权)人: | 中南大学 |
主分类号: | G01N29/07 | 分类号: | G01N29/07;G01N29/24 |
代理公司: | 长沙市融智专利事务所 43114 | 代理人: | 邓建辉 |
地址: | 410083 湖南*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 陶瓷线圈 耐高温 永磁铁 高温金属材料 电磁超声 高温环境 黄铜外壳 探伤 铜板 体波 陶瓷粘合剂 超声探头 高温电磁 换能效率 无损检测 工作端 陶瓷层 刚玉 银线 浇筑 | ||
本发明公开了一种550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法及其装置,高温电磁超声探头的结构是:陶瓷线圈(1)、铜板(5)和耐高温永磁铁(2)通过第一陶瓷粘合剂(6)浇筑在黄铜外壳(3)中,所述的铜板(5)处于所述的陶瓷线圈(1)与所述的耐高温永磁铁(2)之间,在所述的黄铜外壳(3)的工作端设有处于所述的陶瓷线圈(1)的外侧的刚玉片(4)。本发明是基于陶瓷层银线和耐高温N~AH SmCo永磁铁,适用于550℃高温环境中进行长时间、可靠的缺陷无损检测,并且在高温环境中依然能保持较高的换能效率。
技术领域
本发明涉及一种利用电磁超声探头测量高温金属材料内部缺陷的方法,特别是涉及一种用于对最高550℃的铁磁性或非铁磁性金属材料的内部缺陷进行位置和当量大小检测的方法。本发明还涉及实现该方法的装置。
背景技术
由于加工工艺限制,各种金属零件在生产过程中不可避免地存在缩孔、缩松、夹杂物、裂纹、折叠等缺陷。作为控制产品质量的必要环节,金属零件在生产、加工过程中必须通过无损检测技术及时剔除超标的残次品。采用缺陷检测结果作为改进金属零件制造工艺的重要依据,实时监测和控制缺陷,指导生产人员改进制造加工工艺,对存在可锻合的缺陷可通过提高锻压变形程度加以消除,提高金属零件的制造经济水平。
在所有无损检测技术中,国内外普遍采用压电超声检测方法来探测金属材料的内部缺陷,但主要针对粗加工后或者成品的常温(≤50℃)金属锻件。压电式超声检测通常需要耦合剂(水、甘油)才能实现与被测零件之间的良好耦合,且对被测件的表面质量要求较高,即使是经过特殊耐高温设计的压电超声检测方法,也只能实现最高300℃温度的检测,而且接触测量时间短,无法实现长时间高温检测,且容易造成永久性的损坏。因此压电超声难以适用于高温、粗糙表面的金属材料中内部缺陷的长时间检测。
电磁超声换能器利用电磁感应的原理,能直接在金属材料表面激发超声波,并沿着特定方向传播,具有非接触、无需耦合的特点,能用于高温、粗糙表面和移动金属材料的内部缺陷检测。电磁超声换能器的换能机理为磁化力、洛伦兹力和磁致伸缩三种机理,到底哪几种机理占激励超声的主导作用,主要取决于金属材料表面的电学参数(磁导率和电导率)。对于铝和铜等非铁磁性金属材料,通常是洛伦兹力起主导作用,但是对钢铁等铁磁性材料,通常是洛伦兹力和磁致伸缩力共同作用。
目前关于高温电磁超声体波探伤方法及其装置的专利的报道很少。实用新型专利授权号CN 203479275 U,授权了一种高温电磁超声测厚探头,通过在探头底部设置耐高温、耐磨材料和探头内部填充阻燃绝缘材料,实现在高温下的探测。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种在550℃高温下依然能保持较高的换能效率,能够在高温环境中长时间、可靠探伤的550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现在550℃高温下依然能保持较高的换能效率,能够在高温环境中长时间、可靠探伤的550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法的装置。
为了解决上述第一个技术问题,本发明提供的550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法,包括以下步骤:
步骤(1),把经过陶瓷涂层、成型绕制、高温烧制和灌装高温再烧结后的陶瓷线圈并排烧制在探头的底部;在陶瓷线圈的上方放置0.1mm-0.5mm厚的铜板,铜板与陶瓷线圈的距离根据探头与试样之间的提离高度决定;在铜板的上方布置耐高温永磁铁,在被测试样中产生偏置磁场;该种耐高温永磁铁,经过实验能在550℃电阻炉中,24小时可靠高温工作;
步骤(2),在陶瓷线圈内通入高频、大功率正弦脉冲串电流,该高频、大功率正弦脉冲串电流信号在被测试样中产生高频交变磁场信号,使被测试样表面产生磁致伸缩变形,或者该种正弦脉冲电流信号在被测试样中产生脉冲电涡流,在偏置磁场作用下产生洛伦兹力,引起被测试样表面振动,从而激发出横波超声,在被测试样上表面从上往下传播;
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