铝合金锻件无损检测技术中超声相控阵技术的实现

变形铝合金应用与检测

变形铝合金由于其良好的加工性能和力学性能，广泛应用于航空航天行业的零部件制造中。为充分发挥该种材料的性能潜力，原材料制造完成后需要经过锻造处理，以改善内部组织和消除材料的内应力。在成形的铝合金锻件原材料的基础上，经过水刀切割等机加工方法，最终机加工成不同规格和形状的工件。铝合金锻饼是由铸锭经过均火，热锻造，淬火，人工时效，机加工等工序形成最终的锻饼。从铸锭到锻饼，再由锻饼到锻环，由于工件形变量较大，材料中可能存在内应力及夹渣等缺陷，因此需要使用无损检测方法对原材料的内部质量进行检测。

铝合金锻件常规无损检测方法

由于锻件材料中多存在面状缺陷，因此铝锻件常用超声检测方法进行质量验收。根据锻造工艺，选择超声波传播方向垂直于锻造流线方向，即从上下表面对铝锻饼( 环) 进行纵波超声波检测，可以发现常见的分层、夹杂、横向内部裂纹等缺陷。根据实际检测经验，锻造完成后，由于热处理、应力释放等过程中内部应力分布的不确定性，可能产生沿轴向或垂直于上下表面的线状或面状缺陷。由于该类缺陷的走向与超声波入射方向平行，常规超声纵波检测很容易漏检，而其检测结果却符合验收标准的要求。因此有必要根据实际生产条件，对传统的无损检测方法进行继续研究、完善。

铝合金锻件超声相控阵检测

超声相控阵检测技术是基于惠更斯原理的一种新型的成像检测技术。相控阵探头内并列排布一系列相同参数的压电晶片，每个晶片均为独立的声波发射源。由于每个晶片的宽度很窄( 小于 1 mm) ，因此可以将每个晶片发射的超声波视为点源或线源。超声相控阵仪器中的时序控制器以一定的时序激励阵元，使每个阵元先后产生相同频率的超声波。根据惠更斯原理，这些超声波将在空间中相互叠加从而形成稳定的声场。根据与探头间各阵元相对位置的不同，某些点的声压幅值由于同相叠加而得到加强，另一些点的声压幅值由于反相叠加而被减弱或抵消。因此采用超声相控阵聚焦技术可以改善声束的指向性，从而实现提高复杂形状工件超声检测的灵敏度。