鑄件的超聲檢測(cè)
鑄件是將金屬或合金熔化后注入模中冷卻凝固而成的，鑄件具有如下特點(diǎn)：
液態(tài)金屬注入鑄模后，與模壁首先接觸的液態(tài)金屬因溫度下降更快且模壁有大量固態(tài)微粒形成晶核，因此很快凝固成為較細(xì)晶粒。隨著模壁距離的增加，模壁影響逐漸減弱，晶體的主軸沿散熱的平均方向生長(zhǎng)，即沿與模壁相垂直的方向生長(zhǎng)成彼此平行的柱狀晶體。在鑄件的中心，散熱已無(wú)顯著的方向性，冷卻凝固緩慢，晶體自由地向各個(gè)方向生長(zhǎng)，形成等軸晶區(qū)。顯然，鑄件的組織是不均勻的。并且一般來(lái)說(shuō)，晶粒比較粗大。
（2）組織不致密
液態(tài)金屬的結(jié)晶是以樹(shù)枝狀生長(zhǎng)方式進(jìn)行的，樹(shù)枝間的液態(tài)金屬*后會(huì)凝固，但樹(shù)枝間很難被金屬液體全部填滿(mǎn)，這就造成了鑄件普遍存在的不致密性。另外，液態(tài)金屬在冷卻凝固中體積會(huì)收縮，如果得不到及時(shí)、足夠的補(bǔ)充，也可形成疏松或縮孔。
（3）表面粗糙，形狀復(fù)雜
鑄件是一次澆鑄成型的，形狀往往比較復(fù)雜且不規(guī)則，表面常常難以加工。
（4）缺陷的種類(lèi)和形狀復(fù)雜
鑄件中主要的缺陷類(lèi)型有：孔洞類(lèi)缺陷（包括縮孔、縮松、疏松、氣孔等）、裂紋冷隔類(lèi)缺陷（冷裂、熱裂、白點(diǎn)、冷隔和熱處理裂紋）、夾雜類(lèi)缺陷以及成分類(lèi)缺陷（如偏析）等。由于應(yīng)力的原因，裂紋多出現(xiàn)于冷卻速度快、幾何形狀復(fù)雜、截面尺寸變化大的鑄件中，是具有危險(xiǎn)性的缺陷。
上述鑄件的特點(diǎn)，給超聲檢測(cè)帶來(lái)了不利的影響，形成了鑄件超聲檢測(cè)的特
殊性和局限性。
鑄件中粗大的晶粒、不均勻的組織、粗糙的表面都會(huì)導(dǎo)致超聲散射增大，聲能損失嚴(yán)重，與鍛件相比，鑄件的可探厚度減小。另外粗糙的表面使耦合變差，也是造成鑄件檢測(cè)靈敏度低的原因。
（2）雜波干擾嚴(yán)重
鑄件中的組織不致密和不均勻，以及晶粒粗大，都會(huì)使超聲波產(chǎn)生嚴(yán)重的散射，被探頭接收后，在熒光屏上將顯示為較強(qiáng)的草狀雜波信號(hào)；粗糙的鑄造表面對(duì)聲波的散射也會(huì)形成雜波信號(hào)；另外，鑄件形狀復(fù)雜，也非常容易產(chǎn)生外輪廓反射回波以及遲到回波。這些干擾信號(hào)可能會(huì)妨礙缺陷信號(hào)的識(shí)別。
（3）缺陷檢測(cè)要求較低
鑄件中一般允許存在的缺陷尺寸較大，數(shù)量較多，特別是工藝的檢測(cè)，有的只要求檢出危險(xiǎn)性的缺陷，以便修補(bǔ)處理。
根據(jù)鑄件的不同情況，可選擇相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)
（1）缺陷反射波法
對(duì)于厚度較大，表面較光滑的鑄件，可采用縱波直探頭，通過(guò)觀察一次底面回波之前是否出現(xiàn)缺陷信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。如需要檢測(cè)裂紋，或由于形狀和缺陷取向原因無(wú)法采用縱波檢測(cè)的部位，可采用斜探頭檢測(cè)。要檢測(cè)近表面缺陷，可采用雙晶探頭。
（2）二次缺陷反射波法
對(duì)于厚度不大，表面較粗糙的鑄件，可采用縱波直探頭檢測(cè)，通過(guò)觀察一次底面和二次底面回波之間是否出現(xiàn)缺陷信號(hào)進(jìn)行判斷。
（3）多次回波法
對(duì)于厚度減薄，材質(zhì)均勻，檢測(cè)面與底面平行的鑄件，可采用縱波直探頭，通過(guò)底面多次回波法檢測(cè)
（4）分層檢測(cè)法
厚度特大的鑄件，如果用缺陷回波法檢測(cè)，通常檢測(cè)靈敏度需按*大厚度調(diào)整，這就使得儀器增益必須設(shè)置的很大，根據(jù)超聲波的衰減特性，這樣勢(shì)必造成靠近表面位置的信號(hào)幅度過(guò)高，散射引起的雜波信號(hào)幅度也過(guò)高。如果該部位存在缺陷，則缺陷信號(hào)將混于雜波信號(hào)中，無(wú)法分辨。因此對(duì)于厚度特別大的鑄件，一般采用分層法檢測(cè)，即檢測(cè)時(shí)將鑄件厚度分為若干層，每一層分別采用該層的深度調(diào)整靈敏度進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于近表面層，由于該層厚度小，聲衰減較小，需要的儀器增益相對(duì)較低，雜波幅度也相應(yīng)下降，采用一般全厚度檢測(cè)的缺陷回波法無(wú)法分辨的缺陷，此時(shí)有可能被觀測(cè)到。這樣既滿(mǎn)足了深層缺陷檢測(cè)靈敏度要求，也解決了較小厚度部位的缺陷檢測(cè)問(wèn)題?？梢?jiàn)，分層檢測(cè)法是解決鑄件檢測(cè)時(shí)雜波干擾的一種有效措施。
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在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，利用儀器的距離幅度補(bǔ)償（DAC）功能，不分層檢測(cè)，也可達(dá)到與分層檢測(cè)同樣的效果。
鑄鋼件檢測(cè)，一般以縱波直探頭為主。輔以橫波斜探頭和縱波雙晶探頭。
鑄鋼件晶粒比較粗大，衰減嚴(yán)重，宜選用較低的頻率，一般為0.5~2.5MHz。對(duì)于厚度不大經(jīng)過(guò)熱處理的鑄鋼件，可選用2.0~2.5MHz；對(duì)于厚度較大和未經(jīng)過(guò)熱處理的鑄鋼件，宜采用0.5~2.0MHz?？v波直探頭的直徑一般為φ10mm~φ30mm，橫波斜探頭的折射角常為45°、60°、70°等。
關(guān)于探頭的選擇方式可參照文章《常用超聲波探頭的選擇方法》
（2）試塊
縱波直探頭檢測(cè)常用ZGZ系列平底孔對(duì)比試塊。試塊材質(zhì)與被檢鑄鋼件相似，不允許存在φ2mm平底孔缺陷。試塊平底孔直徑d分別為φ3、φ4、φ6等三種。平底孔聲程l為25、50、75、100、150、200六種。試塊用于測(cè)試距離—波幅曲線(xiàn)和調(diào)整檢測(cè)靈敏度。
（3）檢測(cè)表面和耦合劑
鑄鋼件表面粗糙，耦合條件差，檢測(cè)前應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行打磨清理，要求粗糙度Ra不大于12.5μm。
鑄鋼件檢測(cè)時(shí)，常用黏度大的耦合劑，如漿糊、黃油、甘油、水玻璃等。 （4）透聲性測(cè)試
鑄鋼件晶粒較粗，組織不致密，對(duì)聲波吸收和散射嚴(yán)重，透聲性差，對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大。一般檢測(cè)前要測(cè)試其透聲性。鑄鋼件透聲性可用縱波直探頭測(cè)試。將探頭對(duì)準(zhǔn)工件底面，用衰減器測(cè)出底波B1與B2的dB差即可。為了減少測(cè)試誤差，一般測(cè)三點(diǎn)取平均值。測(cè)得的dB值越大，說(shuō)明透聲性越差。
根據(jù)檢測(cè)要求選定一組平底孔對(duì)比試塊（平底孔直徑相同聲程不同），測(cè)出工件與對(duì)比試塊的透聲性和耦合損失差△dB。將探頭置于厚度與工件相近的試塊上，對(duì)準(zhǔn)平底孔，調(diào)節(jié)儀器使平底孔*高回波達(dá)10%~20%，將探頭分別對(duì)準(zhǔn)不同聲程的平底孔，標(biāo)記各平底孔回波的*高點(diǎn)，連成曲線(xiàn)，從而得到該平底孔的距離—波幅曲線(xiàn)（即面板曲線(xiàn)）。用衰減器增益△dB，這是靈敏度就調(diào)好了。為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷，有時(shí)再增益6dB作為掃查靈敏度。
探頭按選定的方式進(jìn)行掃查，相鄰兩次掃查重迭15%，探頭移動(dòng)速度≤150mm/s。掃查中根據(jù)缺陷波高和底波降低情況來(lái)判別工件內(nèi)部是否存在缺陷。以下幾種情況要作為缺陷記錄。
評(píng)定時(shí)按照GB/T7233-2009《鑄鋼件超聲檢測(cè)》中的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行。
