超聲耦合劑是為了改善探頭與工件之間聲能的傳遞,提升超聲波在探測面上的聲強往復透射率。檢測時在探頭與工件之間加的一層液體透聲介質(zhì)稱為耦合劑。
耦合劑的作用是排除探頭與工件表面之間的空氣間隙,使超聲波能有效地進入工件。此外,耦合劑還有減少摩擦的作用,可減少探頭的磨損。耦合劑的要求一般耦合劑應滿足以下要求:
1.能濕潤工件及探頭表面,流動性、粘度和附著力適當,容易去除。
2.聲阻抗盡量與被檢材料接近,透聲性能好。
3.對工件無腐蝕,對人體無害,不污染環(huán)境。
4.性能穩(wěn)定,不容易變質(zhì)并能長期保存。
5.來源方便,價格低廉。
耦合劑的聲阻抗超聲波檢測常用的耦合劑及它們的聲阻抗:
1.甘油聲阻抗較好,做耦合劑效果較好,但其成本較高,而且對工件有腐蝕作用。
2.水玻璃常用于粗糙工件檢測,但清洗不方便,而且對工件也有腐蝕作用。
3.水雖然來源廣泛,常用于水浸檢測,但容易使工件生銹。故在工業(yè)生產(chǎn)中一般常用機油作為耦合劑。
影響耦合的主要因素有:耦合層厚度、耦合劑聲阻抗、工件表面狀態(tài)。
1.耦合層厚度的影響耦合層厚度對耦合有較大影響,當耦合層厚度為λ/2的整數(shù)倍或非常薄時,透聲效果明顯,反射回波高。
2.耦合劑的聲阻抗對耦合效果有較大影響,對于同一探測面,耦合劑聲阻抗越大,耦合效果越好,反射回波越高。例如:當表面粗糙度為100μm時,甘油的耦合回波比水的耦合回波高(6~7)dB。
3.工件表面狀態(tài)對耦合的影響
①工件表面粗糙度的影響 對于同一耦合劑,表面粗糙度越好,耦合效果越差,反射回波越低。隨著粗糙度的增大,甘油和水的波高在降低。聲阻抗低的耦合劑,隨著粗糙度的增大,耦合效果降低越快。
②工件形狀對耦合的影響 工件形狀不同,耦合效果也不一樣,其中平面耦合效較好,凸曲面次之,凹曲面較差。因為我們常用的探頭表面為平面,與曲面接觸為點接觸或線接觸,聲強透射率低,特別是凹曲面,探頭中心不接觸,因此耦合效果更差。
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