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耦合剂在超声检测中的作用、选用以及对检测结果的影响

浏览量:160次发布时间:2020年11月17日

导读:

耦合剂作为超声波检测的必备品,对于探伤高手的你想必是熟悉的不能再熟悉了,但是,以下几点关于耦合剂的小知识你都知道吗?


01耦合剂的作用

超声耦合是为了改善探头与工件之间声能的传递,提高超声波在探测面上的声强往复透射率。

检测时在探头与工件之间施加的一层液体透声介质称为耦合剂。

耦合剂的作用是排除探头与工件表面之间的空气间隙,使超声波能有效地进入工件。

此外,耦合剂还有减少摩擦的作用,可减少探头的磨损。

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02耦合剂的要求

一般耦合剂应满足以下要求:

(1)能润湿工件及探头表面,流动性、粘度和附着力适当,容易去除。

(2)声阻抗尽量与被检材料接近,透声性能好。

(3)对工件无腐蚀,对人体无害,不污染环境。

(4)性能稳定,不容易变质并能长期保存。

(5)来源方便,价格低廉。

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03耦合剂的声阻抗

超声波检测常用的耦合剂及它们的声阻抗(Z)如表1所示:

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(图:表1  常用耦合剂及其声阻抗(Z))

从上表中可知,甘油声阻抗最高,做耦合剂效果最好,但其成本较高,而且对工件有腐蚀作用。

水玻璃常用于粗糙工件检测,但清洗不方便,而且对工件也有腐蚀作用。

水虽然来源广泛,常用于水浸检测,但容易使工件生锈。

故在工业生产中一般常用机油作为耦合剂。


04影响耦合的主要因素

影响耦合的主要因素有:耦合层厚度、耦合剂声阻抗、工件表面状态。


(1)耦合层厚度的影响

耦合层厚度对耦合有较大影响,由图1可知,当耦合层厚度为λ/2的整数倍或很薄时,透声效果好,反射回波高。

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(图1 耦合层厚度对耦合的影响)

(2)耦合剂声阻抗的影响

从图2可以看出,耦合剂的声阻抗对耦合效果有较大影响,对于同一探测面,耦合剂声阻抗越大,耦合效果越好,反射回波越高。

例如:当表面粗糙度为100μm时,甘油的耦合回波比水的耦合回波高(6~7)dB。

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(图2 声阻抗与表面粗糙度对耦合的影响)

(3)工件表面状态对耦合的影响

①工件表面粗糙度的影响  

对于同一耦合剂,表面粗糙度越高,耦合效果越差,反射回波越低。

从图2中可以看出,随着粗糙度的增大,甘油和水的波高在降低。声阻抗低的耦合剂,随着粗糙度的增大,耦合效果降低越快。


②工件形状对耦合的影响  

工件形状不同,耦合效果也不一样,其中平面耦合效果最好,凸曲面次之,凹曲面最差。

因为我们常用的探头表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低,特别是凹曲面,探头中心不接触,因此耦合效果更差。

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