机械设备服务介绍

冲压机作为金属成形加工的核心设备，其机身、曲轴、连杆等关键部件的内部缺陷（如裂纹、气孔、夹杂）直接影响运行安全与产品质量。无损探伤是保障冲压机可靠性的关键手段，而超声波检测法因具备穿透能力强、灵敏度高、检测速度快等特点，成为冲压机部件探伤的主流技术。本文围绕超声波检测在冲压机探伤中的应用条件与操作要点展开分析，为实际检测工作提供针对性参考。

冲压机超声波检测的材质适用条件

超声波检测的有效性与被检测材质的声学特性直接相关。冲压机的关键部件如机身（多为碳素钢或低合金钢）、曲轴（合金结构钢）、连杆（调质钢）等，因材质均匀、晶粒细小，对超声波的衰减较小，适合采用超声波检测。

而对于灰铸铁等晶粒粗大的材质，超声波在传播过程中会发生严重的散射衰减，导致回波信号微弱、杂波干扰大，检测灵敏度大幅下降。若需对铸铁部件检测，需选用低频探头（如2MHz以下）以减少衰减，并通过提高增益补偿信号损失，但检测效果仍不如钢质部件稳定。

此外，材质中的非金属夹杂（如硫化物、氧化物）会增加超声波的反射与散射，若夹杂含量过高（如超过GB/T 10561规定的级别），会导致背景杂波增多，影响缺陷信号的识别，需结合其他检测方法（如磁粉检测）辅助判定。

被检测部件的表面状态要求

超声波需通过耦合剂传递至工件内部，因此部件表面的平整度与清洁度直接影响检测信号的传递效率。冲压机部件的检测表面需满足以下要求：表面粗糙度Ra≤6.3μm，若表面存在氧化皮、锈蚀、油污或油漆，需提前用砂纸打磨、清洗剂擦拭，确保表面清洁干燥。

对于存在加工刀痕、沟槽或铸造飞边的表面，需进行修磨处理，避免刀痕形成的“虚假反射”干扰缺陷信号。例如，曲轴的轴颈表面若有深0.5mm以上的刀痕，检测时会产生与缺陷信号相似的回波，需用砂轮将刀痕磨平至Ra≤3.2μm后再检测。

此外，部件表面的曲率也会影响探头的贴合度。对于曲面部件（如曲轴的圆弧面），需选用与曲面曲率匹配的曲面探头或使用柔性耦合剂（如硅橡胶耦合剂），确保探头与工件表面完全接触，减少声能损失。

检测部位的厚度范围限制

超声波检测存在近场盲区与远场衰减的问题，因此被检测部位的厚度需在探头的有效检测范围内。对于冲压机部件，通常要求检测厚度≥6mm（高频探头，如5MHz）或≥10mm（低频探头，如2MHz），以避开近场盲区——近场长度计算公式为N=(D²×f)/(4v)（D为探头直径，f为频率，v为声速），例如直径20mm、5MHz的探头检测钢件（声速5.9km/s），近场长度约85mm，盲区约为近场长度的1/3（约28mm），厚度小于28mm会导致缺陷漏检。

对于厚度小于10mm的薄件（如冲压机的薄钢板侧板），需选用小直径探头（如10mm）或双晶探头（盲区小，仅0.5~2mm），确保检测覆盖整个厚度范围。而对于厚度超过200mm的大型部件（如机身厚板），需选用低频探头（如1MHz）以减少远场衰减，并采用多次反射法——通过观察底波的衰减情况判断内部缺陷。

需注意的是，若部件厚度不均匀（如铸造机身的壁厚偏差超过10%），需在不同厚度区域分别校准灵敏度，避免因厚度变化导致缺陷信号误判。

检测环境的基本要求

超声波检测对环境条件有一定要求，需避免环境因素干扰检测信号。首先，环境温度需控制在5℃~40℃之间：温度过低（如低于0℃）会导致耦合剂凝固，影响声能传递；温度过高（如超过50℃）会降低探头压电晶体的性能，导致灵敏度下降。

其次，环境湿度需≤80%：湿度太大时，工件表面易结露，稀释耦合剂，影响贴合效果。对于露天检测的冲压机部件，需搭建临时遮雨棚，避免雨水直接淋在工件或探头上。

此外，需远离强电磁干扰源（如电焊机、高频炉）：电磁干扰会导致检测仪屏幕出现杂波，影响缺陷信号识别。检测时，检测仪电源线需使用屏蔽线并良好接地，减少电磁干扰。

探头的选择与校准要点

探头的选择需根据被检测部件的材质、厚度与缺陷类型确定。对于钢质部件的内部缺陷（如机身内部裂纹、曲轴气孔），通常选用纵波直探头（频率2~5MHz，直径10~25mm）——纵波穿透能力强，适合检测体积型缺陷。

对于表面或近表面缺陷（如曲轴轴颈裂纹、连杆螺栓螺纹裂纹），需选用横波斜探头（入射角30°~70°，频率2~5MHz）——横波的折射角能指向缺陷方向，提高检测灵敏度。例如，检测曲轴轴颈表面裂纹时，选用K2斜探头（折射角约63°），声束可覆盖轴颈整个圆周表面。

探头使用前需校准：零点校准用CS-1试块测量延迟时间，确保深度准确性；灵敏度校准用CS-2试块调整增益，使Φ2mm平底孔回波高度达显示屏80%；分辨力校准用CS-3试块测量相邻缺陷回波的分离度（要求≥6dB），确保区分小缺陷。校准后需记录探头参数（频率、直径、角度），避免混淆。

耦合剂的选择与使用要点

耦合剂的作用是排除探头与工件间的空气，减少声能反射损失。选择耦合剂需考虑材质兼容性、粘度与温度适应性：钢质部件常用机油（常温适用，价格低）、甘油（耦合效果好，但易吸潮）、专用水性耦合剂（无腐蚀、易清洗，首选）。

使用时需均匀涂抹，量以覆盖表面为准——过多易流淌，过少易残留空气。对于曲面部件（如曲轴），需增加涂抹量，并缓慢移动探头，确保耦合剂始终填充间隙。检测结束后，用酒精或专用清洗剂擦拭工件表面，避免耦合剂残留腐蚀。

需注意的是，不能用自来水替代耦合剂——自来水易蒸发，且含有杂质，会导致耦合效果不稳定，甚至损坏探头。

扫查方式与操作要点

扫查是探头在工件表面移动寻找缺陷的过程，需根据部件形状选择方式：直线扫查适用于平板（如机身侧板），探头沿直线移动，速度≤100mm/s，相邻扫查线间距≤探头直径1/2（如20mm探头，间距≤10mm）；网格扫查适用于大型平板或不规则件（如机身加强筋），横竖交叉扫查，网格间距≤探头直径1/2；圆周扫查适用于轴类（如曲轴），探头沿圆周移动，速度≤50mm/s，相邻扫查线间距≤探头宽度1/2（如12mm宽斜探头，间距≤6mm）。

扫查时需保持探头与工件垂直（直探头）或固定角度（斜探头），避免倾斜导致声束偏移。若检测到缺陷信号，用“定点转动法”确认：固定探头在信号最强位置，缓慢转动，回波最高时的方向即为缺陷延伸方向；再沿方向移动探头，记录缺陷长度与宽度。

需注意的是，扫查过程中不能快速移动探头——速度过快会错过缺陷信号，尤其是小缺陷（如Φ1mm气孔）。

缺陷信号的判定与记录要点

缺陷信号需区分于虚假信号（表面反射、耦合不良、材质不均）：缺陷信号稳定（位置、波高不变），虚假信号会随探头移动或耦合状态变化消失。例如，曲轴裂纹信号表现为波高尖、位置固定、沿圆周延伸；而氧化皮信号波低、杂乱，擦拭后消失。

判定需结合标准（如GB/T 11345-2013《焊缝无损检测 超声检测》）：缺陷波高超过灵敏度校准的80%为“可记录缺陷”，超过120%为“超标缺陷”。需记录缺陷位置（如曲轴第3轴颈，距端面150mm）、类型（裂纹/气孔）、尺寸（长度20mm，深度5mm）、波高（120%），并在部件示意图上标注，附波形图，确保可追溯。

需注意的是，不能仅凭单一信号判定缺陷——需结合多方向扫查、不同探头检测结果，避免误判。例如，检测机身内部缺陷时，用直探头与斜探头交叉验证，确保缺陷位置与尺寸准确。