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原文传递一种双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法

专利名称：	一种双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法
摘要：	本发明涉及一种双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，将经淬、回火热处理并金加工的圆柱状的轴承钢试样安装在水浸高频超声波探伤仪上，选用10MHz平探头及25MHz聚焦探头联合对试样进行检测，结合扫描同步形成的A、C扫描图进行分析以确定中碳轴承钢中夹杂物的大小、数量和分布等信息，在满足国际高标准轴承钢检测要求的基础上，形成了独有的钢材纯洁度等级判定标准。另外，本实验方法能够对检测到的夹杂物准确定位，可精确定位夹杂物所在位置，便于进一步研究分析夹杂物特性，指导冶金生产。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江阴兴澄特种钢铁有限公司
发明人：	陆燕婷;戚晓光;顾林峰;许晓红;白云;颉军定;范海东;钱震;张超;陈晓东;吴军
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910168134.7
公开号：	CN110018234A
代理机构：	北京中济纬天专利代理有限公司
代理人：	赵海波;孙燕波
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	214429 江苏省无锡市江阴市高新区滨江东路297号
主权项：	1.一种双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：包括如下步骤 (1)取样：以直径为30-70mm的圆柱状轴承钢试样作为分析试样； (2)试样热处理：淬火和回火； (3)试样加工：将完成热处理后的中碳轴承钢试样表面进行车皮并磨光，减小检测盲区； (4)仪器校准调试：在水浸超声波探伤仪上进行10MHz试验前，必须将频率为10MHz的平面探头用平底孔标准样棒校准Ho并绘制DAC曲线；在水浸超声波探伤仪上进行25MHz试验前，将附有人工缺陷的试块正确放置在水槽中的水平检测台上，使用频率为25MHz，聚焦探头在试块上扫描，将缺陷的最大回波高度精准调到80％以上，确定基础dB值； (5)试样扫描：10MHz试验前在水浸超声波探伤仪上横向安装试样，试样可绕其中心轴360°翻转，启动仪器进行系统回零，然后移动10MHz探头，分别调节探头入射角度、探头高度并结合增益将界面波调大，使探头垂直入射，进行10MHz扫描检测； 25MHz试验前在水浸超声波探伤仪上安装试样时，将试样平行放置在滚轮装置上，可绕中心轴实现360°翻转或不转，系统回零后同样将25MHz探头调节到垂直入射，根据需要调整扫描步进、扫描速度，然后进行25MHz扫描检测； (6)检测：10MHz检测结果作为样品合格判定基准，扫描得到A扫描图：图中当扫描到夹杂物时声波会发生反射，图中纵坐标反射波高度代表了夹杂物的大小，横坐标代表了夹杂物距试样表面的位置及深度；A扫描图对应的投影图即C扫描图：颜色的深浅代表了反射波高度，横坐标代表了试样展开的情况；纵坐标表示了夹杂物的尺寸大小和数量；基于SEP 1927锻轧钢棒纯净度超声水浸测定方法使用10MHz来全面检测钢中是否存在夹杂物，在检测未发现夹杂物判定合格的基础上再使用25MHz来进行试样皮下夹杂物检测；不同当量大小的夹杂物反射波声压也不同，为便于不同当量大小夹杂物区分，经转化根据不同反射波高来作为单个样品检测数值评判基准；若需要对中碳轴承钢试样中夹杂物进行定位分析，通过分析软件打开C扫描图，应用探头回位功能移动到夹杂物位置，360°旋转试样，当夹杂物反射回波最大时，在探头垂直正下方的试样表面做好标记，该标记即为表皮上距离夹杂物最近的位置，同时记录好夹杂物大小、数量和分布信息。 2.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：所述轴承钢的淬火加热温度为800-900℃，温度达到后保温10-60min，出炉入水冷却，待温度达到50-300℃出水在空气中反温，二次入水淬火，空冷；回火的回火加热温度为400-700℃，空冷。 3.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(3)中，试样加工后满足光洁度小于1.0μm，弯曲度≤2mm/m。 4.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(4)中，10MHz仪器调试采用的试样为至少含有4个直径为1mm、深度均匀分布的平底孔标准样，其中深度均匀分布是指平底孔的深度规律变化；25MHz仪器调试采用的试样为附有人工缺陷为0.2mmFBH、深4mm的试块。 5.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(4)中，聚焦探头的晶片直径为5mm，焦距为25mm。 6.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(5)中，10MHz试验前，试样的一端用卡盘装置夹紧，另一端用顶针装置顶住，使试样横向安装在水浸超声波探伤仪水槽中；25MHz试验前，试样的一端用固定式的顶珠装置顶住，另一端用可根据样长调节的顶珠装置顶住。 7.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(5)中，10MHz试验时，打开操作控制软件，设置试样形状、直径参数，闸门设置入射波小于8mm且底波前2mm结束，闸门高度通常设置为80％，根据需要调整扫描步进、扫描速度，补偿增益确定为18～21dB，然后进行10MHz扫描检测；25MHz试验时，闸门设置入射波≤2mm，闸门高度设置为15-50％，基础灵敏度为步骤(4)中探头和试块校准确定的dB值。 8.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(6)中，10MHz检测结果作为样品合格的判定基准：用1mm平底孔标样标定反射波的基准，在此基础上补偿增益(灵敏度)18或21dB，相当于0.4-0.3mm平底孔直径检测，表面至皮下15mm范围内，夹杂物不得超过1个且反射波高不得超过50％；皮下15mm处至心部区域，夹杂物不得超过2个且反射波高不得超过65％。 9.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(6)中，25MHz检测试样皮下夹杂物时，单个样品检测数值评判基准：值1、值2、值3、值4分别对应不同的等级。 10.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(5)中使用10MHz平探头、25MHz聚焦探头联合检测联合检测，不仅能检测中心部位夹杂物，也能检测表面及近表面夹杂物，消除了同一径向上不同深度的夹杂物之间的检测干扰，保证了钢材检测截面的有效体积，消除了盲区，适用于检测到φ0.2mm以上的夹杂物，检测精度要求接近于航空材料的质量控制要求。 11.根据权利要求1所述的双频超声波检测轴承钢夹杂物的方法，其特征在于：步骤(6)中10MHz平探头、25MHz聚焦探头联合检测完成后，根据所得A扫描图和C扫描图对试样进行评价，10MHz检测结果作为样品合格判定基准，在10MHz判定合格基础上再以25MHz作为单个样品检测数值评判基准，再根据试样检测结果对试样对应的冶炼炉号进行级别判定，确定等级，在满足国际高标准轴承钢检测要求的基础上，形成了一套独有的钢材纯洁度等级判定标准。
所属类别：	发明专利