CAD图解法焊接接头超声检测研究(4)
a) 在使用直探头检测时，作为铜钢界面的缺陷
b) 在使用斜探头检测时，作为钢基内部的缺陷。
2.3.2 人工缺陷试样加工
试验使用的焊接接头钢基厚度约为10mm，熔敷铜带约5mm厚、24mm宽。将管状接头沿径向刨开，从钢基侧分别钻取了直径为0.8mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm的平底孔，孔深度为10mm（平底孔地面在铜钢界面处），根据如图2.4所示的尺寸进行加工。
图2.4 人工缺陷加工图形
图2.4 尺寸加工示意图3、直探头对铜钢界面人工缺陷试样的检测
3.1直探头的选择
3.1.1直探头选择的原理
对于超声检测，探头的选择将会直接影响检测的精度。本次试样为表面是曲面（见图3.1），采用的是垂直入射法检测。
图3.1 焊接接头示意图
与平面工件检测相比，使用垂直入射法检测曲面工件，检测的准确性会降低，这是因为工件的曲面对超声检测的可靠性带来一定的影响[13]。原因由以下几个：
1) 曲面与探头不能平整的接触，耦合层厚度比平面检测时要大，使超声波透射
系数减小，导致曲界面检测的表面耦合与平面相差很大。
2) 曲面检测时，探头与工件的有效接触面积减少，从而导致扩散角增大，超声波从凸形界面( 从入射方向看) 进入工件时，都会使超声波声束进一步扩散，使声场变宽，能量不集中，导致检测灵敏度下降和缺陷定位定量误差增大。
3) 由于曲面的影响，导致不同位置的声束入射角产生变化，对检测产生干扰。
根据实验室的试验条件，对现有的探头做了改进。
（一）使用狭长矩形探头
经过理论研究，以接触式纵波直探头检测曲面工件时，如采用狭长的矩形探头，并使矩形的长边平行于圆周面的轴线，如图 3.2所示，由于其短边较小，可以保证整个探头表面被耦合剂润湿，与圆形晶片相比，提高了探头声场的有效利用率。
图 3.2 狭长矩形探头入射示意图
（二）采用弧形探头
以接触式纵波直探头检测曲面工件时，可采用带弧形的专用探头。探头制作成曲面形状，使得探头能与曲面紧密接触，再通过液态耦合剂实现耦合。因为探头带有弧度，可以使检测时探头方向不会产生偏斜，从而保证稳定的耦合状态。见图3.3。
图 3.3 弧形探头入射示意图
3.1.2直探头型号
本次试验根据上述直探头的选择原理，使用两种探头分别作了试验，试验证明采用弧形探头能更好的实现耦合。
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