㈠ 超声波探伤评定标准
超声波探伤方法和探伤标准
中华人民共和国国家标准
1 主题内容与适用范围
本标准规定了检验焊缝及热影响区缺陷,确定缺陷位置、尺寸和缺陷评定的一般方法及探伤结果的分级方法.
本标准适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验.
本标准不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝;外径小于159mm的钢管对接焊缝;内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内外径之比小于80%的纵向焊缝.
2 引用标准
ZB Y 344 超声探伤用探头型号命名方法
ZB Y 231 超声探伤用探头性能测试方法
ZB Y 232 超声探伤用1号标准试块技术条件
ZB J 04 001 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法
3 术语
3.1 简化水平距离l’
从探头前沿到缺陷在探伤面上测量的水平距离.
3.2 缺陷指示长度△l
焊缝超声检验中,按规定的测量方法以探头移动距离测得的缺陷长度.
3.3 探头接触面宽度W
环缝检验时为探头宽度,纵缝检验为探头长度,见图1.
3.4 纵向缺陷
大致上平行于焊缝走向的缺陷.
3.5 横向缺陷
大致上垂直于焊缝走向的缺陷.
3.6 几何临界角β’
筒形工件检验,折射声束轴线与内壁相切时的折射角.
3.7 平行扫查
在斜角探伤中,将探头置于焊缝及热影响区表面,使声束指向焊缝方向,并沿焊缝方向移动的扫查方法.
3.8 斜平行扫查
在斜角探伤中,使探头与焊缝中心线成一角度,平等于焊缝方向移动的扫查方法.
3.9 探伤截面
串列扫查探伤时,作为探伤对象的截,一般以焊缝坡口面为探伤截面,见图2.
3.10 串列基准线
串列扫查时,作为一发一收两探头等间隔移动基准的线.一般设在离探伤截面距离为0.5跨距的位置,见图2.
3.11 参考线
探伤截面的位置焊后已被盖住,所以施焊前应予先在探伤面上,离焊缝坡口一定距离画出一标记线,该线即为参考线,将作为确定串列基准线的依据,见图3.
3.12 横方形串列扫查
将发、收一组探头,使其入射点对串列基准线经常保持等距离平行于焊缝移动的扫查方法,见图4.
3.13 纵方形串列扫查
将发、收一组探头使其入射点对串列基准线经常保持等距离,垂直于焊缝移动的扫查方法,见图4.
4 检验人员
4.1 从事焊缝探伤的检验人员必须掌握超声波探伤的基础技术,具有足够的焊缝超声波探伤经验,并掌握一定的材料、焊接基础知识.
4.2 焊缝超声检验人员应按有关规程或技术条件的规定经严格的培训和考核,并持有相 考核组织颁发的等级资格证书,从事相对应考核项目的检验工作.
注:一般焊接检验专业考核项目分为板对接焊缝;管件对接焊缝;管座角焊缝;节点焊缝等四种.
4.3 超声检验人员的视力应每年检查一次,校正视力不得低于1.0.
5 探伤仪、探头及系统性能
5.1 探伤仪
使用A型显示脉冲反射式探伤仪,其工作频率范围至少为1-5MHz,探伤仪应配备衰减器或增益控制器,其精度为任意相邻12dB误差在±1dB内.步进级每档不大于2dB, 总调节量应大于60dB,水平线性误差不大于1%,垂直线性误差不大于5%.
5.2 探头
5.2.1 探头应按ZB Y344标准的规定作出标志.
5.2.2 晶片的有效面积不应超过500mm2,且任一边长不应大于25mm.
5.2.3 声束轴线水平偏离角应不大于2°.
5.2.4 探头主声束垂直方向的偏离,不应有明显的双峰,其测试方法见ZB Y231.
5.2.5 斜探头的公称折射角β为45°、60°、70°或K值为1.0、1.5、2.0、2.5,折射角的实测值与公称值的偏差应不大于2°(K值偏差不应超过±0.1),前沿距离的偏差应不大于1mm.如受工件几何形状或探伤面曲率等限制也可选用其他小角度的探头.
5.2.6 当证明确能提高探测结果的准确性和可靠性,或能够较好地解决一般检验时的困难而又确保结果的正确,推荐采用聚焦等特种探头.
5.3 系统性能
5.3.1 灵敏度余量
系统有效灵敏度必须大于评定灵敏度10dB以上.
5.3.2 远场分辨力
a.直探头:X≥30dB;
b.斜探头:Z≥6dB.
5.4 探伤仪、探头及系统性能和周期检查
5.4.1 探伤仪、探头及系统性能,除灵敏度余量外,均应按ZB J04 001的规定方法进行测试.
5.4.2 探伤仪的水平线性和垂直线性,在设备首次使用及每隔3个月应检查一次.
5.4.3 斜探头及系统性能,在表1规定的时间内必须检查一次.
6 试块
6.1 标准试块的形状和尺寸见附录A,试块制造的技术要求应符合ZB Y232的规定,该试块主要用于测定探伤仪、探头及系统性能.
6.2 对比试块的形状和尺寸见附录B.
6.2.1 对比试块采用与被检验材料相同或声学性能相近的钢材制成.试块的探测面及侧面,在以2.5MHz以上频率及高灵敏条件下进行检验时,不得出现大于距探测面20mm处的Φ2mm平底孔反射回来的回波幅度1/4的缺陷回波.
6.2.2 试块上的标准孔,根据探伤需要,可以采取其他形式布置或添加标准孔,但应注意不应与试块端角和相邻标准孔的反射发生混淆.
6.2.3 检验曲面工件时,如探伤面曲率半径R小于等于W2/4时,应采用与探伤面曲率相同的对比试块.反射体的布置可参照对比试块确定,试块宽度应满足式(1):
b≥2λ S/De (1)
式中 b----试块宽度,mm;
λ--波长,mm;
S---声程,m;
De--声源有效直径,mm
6.3 现场检验,为校验灵敏度和时基线,可以采用其他型式的等效试块.
7 检验等级
7.1 检验等级的分级
根据质量要求检验等级分为A、B、C三级,检验的完善程度A级最低,B级一般,C级最高,检验工作的难度系数按A、B、C顺序逐级增高.应按照工件的材质、结构、焊接方法、使用条件及承受载荷的不同,合理的选用检验级别.检验等级应接产品技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定.
注:A级难度系数为1;B级为5-6;C级为10-12.
本标准给出了三个检验等级的检验条件,为避免焊件的几何形状限制相应等级检验的有效性,设计、工艺人员应考虑超声检验可行性的基础上进行结构设计和工艺安排.
7.2 检验等级的检验范围
7.2.1 A级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫查到的焊缝截面进行探测.一般不要求作横向缺陷的检验.母材厚度大于50Mm时,不得采用A级检验.
7.2.2 B级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝截面进行探测.母材厚度大于100mm时,采用双面双侧检验.受几何条件的限制,可在焊缝的双面半日侧采用两种角度探头进行探伤.条件允许时应作横向缺陷的检验.
7.2.3 C级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验.同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验.母材厚度大于100mm时,采用双面侧检验.其他附加要求是:
a.对接焊缝余高要磨平,以便探头在焊缝上作平行扫查;
b.焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查;
c.焊缝母材厚度大于等于100mm,窄间隙焊缝母材厚度大于等于40mm时,一般要增加串列式扫查,扫查方法见附录C.
8 检验准备
8.1 探伤面
8.1.1 按不同检验等级要求选择探伤面.推荐的探伤面如图5和表2所示.
8.1.2 检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域,这个区域最小10mm,最大20mm,见图6.
8.1.3 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他外部杂技.探伤表面应平整光滑,便于探头的自由扫查,其表面粗糙度不应超过6.3μm,必要时应进行打磨:
a.采用一次反射法或串列式扫查探伤时,探头移动区应大于1.25P:
P=2δtgβ (2)
或P=2δK (3)
式中 P----跨距,mm;
δ--母材厚度,mm
b.采用直射法探伤时,探头移动区应大于0.75P.
8.1.4 去除余高的焊缝,应将余高打磨到与邻近母材平齐.保留余高的焊缝,如焊缝表面有咬边,较大的隆起凹陷等也应进行适当的修磨,并作圆滑过渡以影响检验结果的评定.
8.1.5 焊缝检验前,应划好检验区段,标记出检验区段编号.
8.2 检验频率
检验频率f一般在2-5MHz范围内选择,推荐选用2-2.5MHz公称频率检验.特殊情况下,可选用低于2MHz或高于2.5MHz的检验频率,但必须保证系统灵敏度的要求.
8.3 探头角度
8.3.1 斜探头的折射角β或K值应依据材料厚度,焊缝坡口型式及预期探测的主要缺陷来选择.对不同板厚推荐的探头角度和探头数量见表2.
8.3.2 串列式扫查,推荐选用公称折射角为45°的两个探头,两个探头实际折射角相差不应超过2°,探头前洞长度相差应小于2mm.为便于探测厚焊缝坡口边缘未熔合缺陷,亦可选用两个不同角度的探头,但两个探头角度均应在35°-55°范围内.
8.4 耦合剂
8.4.1 应选用适当的液体或糊状物作为耦合剂,耦合剂应具有良好透声性和适宜流动性,不应对材料和人体有作用,同时应便于检验后清理.
8.4.2 典型的耦合剂为水、机油、甘油和浆糊,耦合剂中可加入适量的"润湿剂"或活性剂以便改善耦合性能.
8.4.3 在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合剂.
8.5 母材的检查
采用C级检验时,斜探头扫查声束通过的母材区域应用直探头作检查,以便探测是否有有探伤结果解释的分层性或其他缺陷存在.该项检查仅作记录,不属于对母材的验收检验.母材检查的规程要点如下:
a.方法:接触式脉冲反射法,采用频率2-5MHz的直探头,晶片直径10-25mm;
b.灵敏度:将无缺陷处二次底波调节为荧光屏满幅的100%;
c.记录:凡缺陷信号幅度超过荧光屏满幅20%的部位,应在工件表面作出标记,并予以记录.
9 仪器调整和校验
9.1 时基线扫描的调节
荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离l(简化水平距离l’);深度h;或声程S,见图7.
9.1.1 探伤面为平面时,可在对比试块上进行时基线扫描调节,扫描比例依据工件工和选用的探头角度来确定,最大检验范围应调至荧光屏时基线满刻度的2/3以上.
9.1.2 探伤面曲率半径R大于W2/4时,可在平面对比试块上或与探伤面曲率相近的曲面对比试块上,进行时基线扫描调节.
9.1.3 探伤面曲率半径R小于等于W2/4时,探头楔块应磨成与工件曲面相吻合,在6.2.3条规定的对比试块上作时基线扫描调节.
9.2 距离----波幅(DAC)曲线的绘制
9.2.1 距离----波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上的实测数据绘制见图8,其绘制方法见附录D,曲线由判废线RL,定量线SL和评定线EL组成,不同验收级别的各线灵敏度见表3.表中的DAC是以Φ3mm标准反射体绘制的距离--波幅曲线--即DAC基准线.评定线以上至定量线以下为1区(弱信号评定区);定量线至判废线以下为Ⅱ区(长度评定区);判废线及以上区域为Ⅲ区(判废区).
9.2.2 探测横向缺陷时,应将各线灵敏度均提高6dB.
9.2.3 探伤面曲率半径R小于等于W2/4时,距离--波幅曲线的绘制应在曲面对比试块上进行.
9.2.4 受检工件的表面耦合损失及材质衰减应与试块相同,否则应进行传输损失修整见附录E,在1跨距声程内最大传输损失差在2dB以内可不进行修整.
9.2.5 距离--波幅曲线可绘制在坐标纸上也可直接绘制在荧光屏刻度板上,但在整个检验范围内,曲线应处于荧光屏满幅度的20%以上,见图9,如果作不到,可采用分段绘制的方法见图10.
㈡ x线探伤中的sl代表什么
这是超声波探伤中的。
㈢ 超声波探伤仪 判废线、评定线、定量线 依次的上下顺序是什么
不会吧?这是超声波探伤入门的基本知识了,否则探伤就无从谈起了。
最上面一条是判废线,往下是定量线,最下面的是评定线。一般的标准上都是这么规定的。
㈣ 无损检测中,缺陷当量是什么
你问的是哪种检测方法?应该是超声波吧?超声波中的缺陷当量应该指的是SL(定量线)+或者是-多少dB。也就是说的是以定量线为标准,这个缺陷的回波灵敏情况。
㈤ 超声波基本原理的基本原理
超声波是声波的一部分,是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波,它和声波有共同之处,即都是由物质振动而产生的,并且只能在介质中传播;同时,它也广泛地存在于自然界,许多动物都能发射和接收超声波,其中以蝙蝠最为突出,它能利用微弱的超声回波在黑暗中飞行并捕捉食物。但超声还有它的特殊性质'如具有较高的频率与较短的波长,所以,它也与波长很短的光波有相似之处。 超声波是弹性机械振动波,它与可听声相比还有一些特点:传播的方向较强,可聚集成定向狭小的线束;在传播介质质点振动的加速度非常之大;在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象。
一、束射特性
从声源发出的声波向某一方向(其他方向甚弱)定向地传播,称之为束射。 超声波由于它的波长较短,当它通过小孔(大于波长的孔)时,会呈现出集中的一束射线向一定方向前进。又由于超声方向性强,所以可定向采集信息。同样当超声波传播的方向上有一障碍 物的直径大于波长时,便会在障碍物后产生“声影”。这些犹如光线通过小孔和障碍物一样,所以超声波具有和光波相似的束射特性。
超声波的束射性的好坏,一般用发散角的大小来衡量(习惯上
用半发射角臼表示)。以平面圆形活塞式声源为例,其大小决定
于声源的宜径(D)和声波的波长(λ)。由此看出,要使发声体发射出方向性有较好的超声波,必须使θ角尽量小,发射体(声源)的直痉D必须很大或发射的频率f也必须很高才能得到,否则将适得其反。由于超声波的波长要比可听声的波长短,所以它就比可听声波有较好的束射特性,频率愈高的超声波,波长愈短,这种向一定方向传播的特性就愈显著。 超声波在各种介质传播时,随着传播距离的增加,超声强度会渐渐减弱,能量逐渐消耗,这种能量被介质吸收掉的特性,称之为声吸收。1845年斯托克斯(Stoke。G.G.)发现:当声波通过液体,因液体质点相对运动而产生的内摩擦(即粘滞作用)导致声吸收,因而导出了由介质的内摩擦或粘性引起的液体中声吸收公式。还有,当声波在液体介质中传播时,压缩区的温度将高于平均温度;相反,稀疏区的温度低于平均温度,因此,由于热传导使声波的压缩和稀疏部分之间进行热交换,从而引起声波能量的减少1868年基尔霍夫(Kirchhoff G.)导出了由热传导引起的声吸收公式。
由此看出,吸收系数a与声波频率的平方成正比,当频率增加10倍,则吸收系数就增大100倍。即频率愈高,吸收愈大,因而声波传播的距离愈小。在气体中,1920年爱因斯坦提出了由声频散来确定缔合气体的反应率,从而促进了对气体分子热弛豫吸收机制延伸到液体的研究,得出了由于介质中的分子相互之间的碰撞引起分子热弛豫吸收。所以低频声波在空气中可以传播很远距离,而高频声波在空气中很快的衰减了。
在固体中,声吸收在很大程度上取决于固体的实际结构。
由以上看出引起不同介质对声吸收的原因很多,但主要原因是介质的粘滞性、热传导、介质的实际结构及介质的微观动力学过程中引起的弛豫效应等,这些介质中的声吸收都随着声的频率而变化。超声波是高频率的声波,在同一介质中传播时,随着频率的增大,被介质吸收的能量就愈大。例如频率为105Hz的超声波在空气中被吸收的能量比频率为104Hz的声波大100倍;对同一频率的超声波因传播的介质不同。如在气体、液体、固体中传播时,其吸收分别为最厉害、较弱、最小。所以超声波在空气中传播距离最短。
超声波在均匀介质中传播时,由于介质的吸收,而影响声强度随距离的增加而减弱,这就是声波衰减。
当超声波起始强度为J0,经过x米距离后,其强度为
Jx= Joe-2ax“ ’
式中a为吸收系数(衰减系数)。
由上可得在各种介质中声波的吸收系数,
由此看出超声强度是以指数而衰减的。例如频率为106Hz的超声波在离开声源以后,在空气中经过0. 5m距离,其强度就要减弱一半;在水中传播,要经过500m的距离后才使强度减弱一半,
可看出在水中传播的距离相当于在空气中传播距离的1000倍。随着频率的增高,衰减越快。如频率为1011Hz的超声在空气中传播,当在离开声源的一刹那间就会全部消失得无影无踪。在粘度很大的液体中,超声被吸收得更快。例如在200C时,使频率为300kHz的超声的强度减至一半,只需0.4m厚的空气就够了,至
于在水中就要经过440m,在变压器油中就要传播100m左右,而在石蜡中只需传播3m左右。因此,粒度极大的物质(橡皮、胶木、沥青)则是超声波良好的绝缘体。 超声波传播的能量比可听声大得多。因为当声波到达某一物质时,由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动,振动的频率和声波频率一样,所以分子振动频率决定了分子振动的速度,频率越高速度越大。从而物质的分子由振动而获得了能量,其能量除了与分子的质量有关外,还与分子的振动速度的平方成正比,而振动速度又与分子振动的频率有关,所以声波的频率越高,也就是物质分子得到的能量越高。超声波的频率比声波的频率可高得多,所以超声波可使物质分子获得更大的能量。由此说明超声波本身可
以供给物质足够大的能量。
我们平常人耳能听到的声波频率低、能量小。如高声谈话声约等于50uW/cm2的强度。但超声波所具有的能量就比声波大得多。例如频率为106Hz的超声振动所具有的能量,比振幅相同而频卒为103Hz的声波振动的能量要大100万倍,因为声波的能量与频率的平方成正比。由此看出,主要是超声波的巨大机械能量
使物质质点产生了极大的加速度。
在一般工作中,正常响度的扬声器的声强为2·10-9W/cm2;炮的射击声的声强为10 - 3W/cm2;中等响度的声音使水的质点所获得的加速度只有重力加速度(980cm/s2)的百分之几,所以不会对水产生影响。然而如果把超声作用于水中,使水质点所达到的加速度可能比重力加速度大几十万倍甚至几百万倍,所以就会使
水质点产生急速运动。它在超声提取中有着极其重要的作用。 空化现象是液体中常见的一种物理现象。在液体中由于涡流或超声波等物理作用,致使液体的某些地方形成局部的负压区,从而引起液体或液体一固体界面的断裂,形成微小的空泡或气泡。液体中产生的这些空泡或气泡处于非稳定状态,有初生、发育、随后迅速闭合的过程,当它们迅速闭合破灭时,会产生一种微激波,使局部区域有很大的压强。这种空泡或气泡在液体中形成和随后迅速闭合的现象,称为空化现象。
关于空化基本过程以及空化与沸腾的区别简述如下:当液体在恒压下加热或在恒温下用静力或动力方法减压时,可达到茌液体中有蒸气空泡或充满气体的空泡(或空穴)开始出现并发育,随后又闭合。这一状态若由温度升高所引起,称之为“沸腾”;若温度基本不变而由局部压力下降所引起,称之为“空化”。
由以上空化基本过程看出空化有以下特征:空化是一种液体中出现的现象,在任何正常环境下,固体或气体都不会发生空化;空化是液体减压的结果,因此大体上可由控制减压程度来控制空化现象;空化是一种动力学现象,它涉及空泡的发育与闭合。
超声空化是强超声在液体中传播时,引起的一种特有的物理现象,也是引起液体中空腔的产生、长大、压缩、闭合、反跳快速重复性运动的特有的物理过程。在空泡崩溃闭合时产生局部高压、高温,由于声场中的频率、声强和液体的表面张力、粘度以及周围环境的温度和压力等影响,液体中的微小气核在声场的作用下响应可能是缓和的,也可能是强烈的。故人们将声空化分为稳态和瞬态两种空化类型。
稳态空化主要是指那些内含气体和蒸气的空化泡的动力学行为,是一种较长寿命的气泡振动。这种空化过程一般在小于1W/cm2声强时产生,空化气泡振动时间长,且持续几个声波周期。在声场中这种振动气泡,由于在膨胀时气泡的表面积比压缩时大,使膨胀时扩散到泡内的气体比压缩时扩散到泡外的多,而使气泡在振动过程中增大。当振动振幅足够大时,会使气泡由稳态转变为瞬态空化,继而发生崩溃。
瞬态空化一般指在大于1W/cm2的声强时所产生的空化气泡,振动只在一个声周期内完成。这种在声场中振动的气泡,当声强足够高、声压为负半周时,液体受到大的拉力,气泡核迅速胀大,可达到原来尺寸的数倍;继而在声压正半周时,气泡受到压缩因突然崩溃而裂解成许多小气泡,以构成新的空化核。在气泡迅速收缩时,泡内的气体或蒸气被压缩,而在空化泡崩溃的极短时间,泡内产生约5000K的高温,类似太阳表面的温度;局部产生约500大气压的高压,相当于深海底的压力;温度变化率高达109K/s;并伴随产生强烈的冲击波和时速达400km的射流、发光现象,也可听到小的爆裂声。可见空化所提供的能量,使局部产生高压、高温、高梯度流动,为药材中难以提取的成分提供了一种新的提取途径。
对超声空化的研究,始于20世纪30年代,在Monnesco和Frenzel等发现声发光(SL)后,由追索发光起因引起的对超声空化气泡运动的研究及对其基本效应的测量。他们采用对液体中超声空化群体气泡进行测量,研究丁“多泡空化”;到20世纪60年代中国科学院汪承灏、张德俊等在应崇福院士指导下,研究了用动力式方法产生的单一空化气泡的完整运动过程,并实验证明了空化的光辐射和电磁辐射均发生于气泡闭合时刻,他们还研究了空化的
乳化作用及机械效应。20世纪80年代美国Gaitan和Crum等人采用声悬浮技术将单一气泡“囚禁”在容器的驻波场波腹处,使之与外加超声场同步产生周期性的空化过程,并进行了测量。这些成果都为超声在工农业、医学等方面的应用提供了理论基础,也为超声空化的测量提供了条件。
空化强度的测量
根据目前的报导,超声空化强度还没有一种绝对的测定方法,但超声在实际中的应用效果在某些方面是与空化强度有着直接关系,所以想方设法测量空化强度在实际应用中有着重要的意义。而空化强度不但和空化泡闭合时所产生的压力大小、单位体积中的空化泡数量有关,还与各种类型的空化泡有关,所以只能测量相对强度。目前主要是从超声清洗的角度研究,以直接衡量超声清洗的效果,其方法有:
腐蚀法:将厚度约20um的铝、锡或铅箔置于声场中一定距离上受空化腐蚀,在一定的时间内取出,称出腐蚀样的重量,以衡量相对的空化强度,这种方法称之为膺蚀法。这种方法可测量由液体表面到不同深度的相对空化强度。测量的方法是要求金属样品表面光洁度一致,进行多次测量,以求出平均值。
化学法:将碘化钠置于四氯化碳中,在声空化作用下以释放出碘的多少,来衡量相对的空化强度,这种方法称为化学法。这种方法是用分光光度计或者放射性示踪方法作释放碘的定量测定。因为在超声强度5 -30 W/cm2,处理1 min,碘的释放量随声强的增加而增加,故以释放量的大小,测定其空化强度。
清除污物法:用带有放射性污物的工件作为清洗样品,用超声清洗后,定量测量污物除去的数量,以此衡量超声清洗的效果或相对的空化强度,这种方法称之为清除污物法。在实际应用中还有测量空化噪声的方法等,在此不多述了。
超声空化的消极作用及应用
由于声空化现象产生气泡的非线性振动以及它们破灭时产生爆破压力,所以伴随空化现象能产生许多物理和化学效应。这些效应有消极方面的作用,但也有在工程技术中得到应用的方面。如舰船用的高速旋转的螺旋桨桨叶的表面,常受到空化产生的压力打击作用,“腐蚀”成一些斑痕。空化严重时,大量气泡的出现会影响螺旋桨的推力。在民用工业中,空化“腐蚀”会损坏管道和器件。然而,利用空化产生的激波打击作用,或气泡闭合的局部高温可以在工业中得到有益的利用。如超声清洗,就是利用声波复杂构造异形的孔道,借助超声空化能对放在洗涤剂中的机件微型机件清洗;也可在锅炉中进行超声除垢和防水垢沉积;还可利用空化对药剂生产过程进行乳化,在工业上制备油一水之类混合溶液的乳剂;进行超声焊接(破坏金属表面氧化层,促金属焊接);利用超声空化促进某些化学反应过程;打破植物细壁,促进化学成分向溶剂中溶解,提高化学成分提出率等应用。
一、 超声原理概述超声波清洗的原理是发生器产的高频振荡电信号。通过换能器转换成高频的机械振动,传播到清洗液中,对工件实施高效的清洗。其工作机理是运用空化作用成倍或十几售地提高清洗效果。当把液体放入清洗机内,施加超声波后,由于超声波在清洗液中是一种疏密相间,辐射传播的高频波,从而使液体高速往复振动。在振动的负压区由于周围的液体来不及补充,形成无数的微小真空气泡,而在正压区,微小气泡在压力下突然闭合,在闭合过程中由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波形成最高可达几千个大气压的瞬时高压,作用在被清洗的工件上。吸附在工件上的油腻、杂质在连续不断的瞬时高压作用下迅速脱离工件。从而达到清洁的目的。 超声波的两个主要参数 超声波的两个主要参数: 频率:F≥20KHz; 功率密度:p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗,其原理可用“空化”现象来解释:超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时,其功率密度为0.35w/cm2,这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压,但实际上无负压存在,因此在液体中产生一个很大的压力,将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空,它在超声波压强反向达到最大时破裂,由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。 太小的声强无法产生空化效应。 超声波清洗机由三个主要部分组成: (1)装载清洗液的不锈钢清洗缸 (2)超声波发生器(3)超声波换能器 超声波清洗机具有清洁度高,机器噪音小、设备寿命长等优点。并能对几何形状比较复杂,例如有各种盲孔、微孔、深孔等用其他清洗方法难以清洗的零件进行高效清洗。由于具有以上独特的性能,所以越来越被人们认识和接受。二、 设备特点当超声波清洗机注满水接通电源后,电路把50赫兹的交流电转换成超声波频率的交流电、产生振荡,这种振荡的形成就是通过电感及换能器电容组成谐振电路,并将振荡信号通过反馈持继不断地进行下去。经晶体管进行放大后再送给串联谐振电路。这个谐振频率在机器出厂前精确地调整在换能器固有谐振频率上,以发挥换能器最佳效果。 换能器是通过螺柱和强力粘合剂粘结在不锈钢清洗槽底面上的,换能器将超声波机械能通过槽底传施给槽内液体,然后作用于液体中的被清洗工件,从而实现了超声波清洗的功能。 大功率晶体管是工作在开关饱和工作状态,所以其输出波形为方形。当方波进入谐振电路后,经电感和电容的滤波后,就成为正弦波,所以实际上作用在换能器上的电流波形,已成为正弦波。 超声波清洗机的超声波电源发生器有两种,一种是自激电路,另一种是他激电路。自激电路结构简单、实用、经济性好;他激电路功率大,具有频率跟踪和限流,发热等多种保护,两种电路分别适合不同层次企业和更广泛的客户需要。三、 使用方法1. 将发生器与清洗槽连接电缆接好。2. 将槽内注入选用的清洗液。3. 将发生器接入220V±10% 50赫兹交流电源。4. 打开发生器电源开关,电源指示灯亮(此时槽内液体开始振动空化)。四、 注意事项1. 为了延长使用寿命,建议将设备放在通风、干燥的区域,发生器后侧的风扇孔应定期清洁。发生器四面留有通风口,以使气流畅通无阻。2. (1)清洗槽必须放入液体后才能开机工作,最低水位高度>100mm(底振式)且水平放置,换能器在侧面时,为清洗槽槽沿100mm处,如在空气状态开机会损坏机器。(2)当清洗缸体温度为常温时,切勿将高温液体直接注入缸内,以免导致换能器松动而影响机器正常使用 。(3)当清洗液因污染而需要更换时,切勿将低温液体直接注入高温缸体内,这同样可导致换能器脱落,同时应当关闭加热器开关,以免加热器因槽内无液体而损坏。(4)定期检查换能器,切勿使其变潮及撞击,以免造成不必要的损失。3. 使用完毕后,应关闭总电源。4. 关机后不要立刻重新开机,间隙时间应在1分钟以上。