鋁合金鍛件無損檢測技術中超聲相控陣技術的實現

變形鋁合金應用與檢測

變形鋁合金由于其良好的加工性能和力學性能，廣泛應用于航空航天行業的零部件制造中。為充分發揮該種材料的性能潛力，原材料制造完成后需要經過鍛造處理，以改善內部組織和消除材料的內應力。在成形的鋁合金鍛件原材料的基礎上，經過水刀切割等機加工方法，最終機加工成不同規格和形狀的工件。鋁合金鍛餅是由鑄錠經過均火，熱鍛造，淬火，人工時效，機加工等工序形成最終的鍛餅。從鑄錠到鍛餅，再由鍛餅到鍛環，由于工件形變量較大，材料中可能存在內應力及夾渣等缺陷，因此需要使用無損檢測方法對原材料的內部質量進行檢測。

鋁合金鍛件常規無損檢測方法

由于鍛件材料中多存在面狀缺陷，因此鋁鍛件常用超聲檢測方法進行質量驗收。根據鍛造工藝，選擇超聲波傳播方向垂直于鍛造流線方向，即從上下表面對鋁鍛餅( 環) 進行縱波超聲波檢測，可以發現常見的分層、夾雜、橫向內部裂紋等缺陷。根據實際檢測經驗，鍛造完成后，由于熱處理、應力釋放等過程中內部應力分布的不確定性，可能產生沿軸向或垂直于上下表面的線狀或面狀缺陷。由于該類缺陷的走向與超聲波入射方向平行，常規超聲縱波檢測很容易漏檢，而其檢測結果卻符合驗收標準的要求。因此有必要根據實際生產條件，對傳統的無損檢測方法進行繼續研究、完善。

鋁合金鍛件超聲相控陣檢測

超聲相控陣檢測技術是基于惠更斯原理的一種新型的成像檢測技術。相控陣探頭內并列排布一系列相同參數的壓電晶片，每個晶片均為獨立的聲波發射源。由于每個晶片的寬度很窄( 小于 1 mm) ，因此可以將每個晶片發射的超聲波視為點源或線源。超聲相控陣儀器中的時序控制器以一定的時序激勵陣元，使每個陣元先后產生相同頻率的超聲波。根據惠更斯原理，這些超聲波將在空間中相互疊加從而形成穩定的聲場。根據與探頭間各陣元相對位置的不同，某些點的聲壓幅值由于同相疊加而得到加強，另一些點的聲壓幅值由于反相疊加而被減弱或抵消。因此采用超聲相控陣聚焦技術可以改善聲束的指向性，從而實現提高復雜形狀工件超聲檢測的靈敏度。