超声方法鉴别锻件与焊接构件一例

黄婷婷，陈 磊，苏 宁

（上海山宏实业发展有限公司，上海 201102）

某公司生产印刷机，印刷机辊筒为组装件，外包加工，其中筒身两端的两个半轴设计为低合金钢锻造结构（图1）。后来该公司的印刷机辊筒半轴在运转中出现了断裂，从断裂件看出，断裂的半轴不是锻件，而是焊接构件（图2），且热套配合面较为粗糙。外包方承认，半轴不全是锻件，而是混入了一部分焊接构件，且有些焊接构件与设计并不完全相同，装配好后再精加工，使其外观与图纸尺寸相符。在这种情况下，印刷机制造公司委托笔者所在检测公司对已组装并精加工好的辊筒部件作检测，要求查明辊筒半轴的结构属性。

1 构件的超声特征分析

待检部件已装配完成，不允许把半轴拆下检测，也不允许从辊筒圆周上检测。

从焊接结构看，超声检测方法是适用的，图2可见，有三个位置可以采集信息：① 焊接结构的角焊缝位于（位置1），因为是非全焊透结构，里面肯定存在未焊透缺陷，应能检测到，而锻造结构件在这里不应有反射信号。② 焊接结构的插入轴端存在端角反射（位置2），锻造结构在这里不存在端角反射。③ 如果是锻造结构，位置3的端角反射必定强烈，如果是焊接结构，此处的端角反射情况有待试验。笔者拟用检测方法见图3。

表1 检测数据和结论

图3 超声波在二界面间倾斜往复透射

在试块1，2间涂上耦合剂，如果在深度55 mm处能检测到反射信号，则说明焊接构件位置3的端角有可能提供鉴别信息。试验表明：耦合良好的试块1，2之界面对倾斜透射的超声波的声压往复透射率影响不大，深度55 mm处的端角反射明显。

一般来说，规范的热套件之间应该是过盈配合或过渡配合，轴与套之间没有间隙或没有明显的间隙，局部的间隙中有热套时残存的油膜，超声波是能从两者间通过的。但若热套操作不规范的话，热套件之间存在较大的间隙，间隙中存在的是空气，则超声波不能通过。

2 检测参数、检测数据及结论

选用K1探头（注：在检测位置1，因K1探头恰好落在R区，不好操作，故将探头前端磨低，使实际K 值变为0.9），超声波仪器采用PXUT－3300。时基线调节为深度1∶1，试块为CSK－ⅡA。检测深度范围在90～115 mm，借用JB/T 4730.3—2005判废线φ2 mm×40 mm＋2dB作为衡量反射信号大小的判据。检测数据和结论见表1。

图4 另类焊接构件示意

检测结论报告给委托方后，他们对部分半轴作了解剖，对我方出具的报告未提出疑义。

3 总结

（1）若检测无未焊透反射波，无插入轴端角反射波，有位置3处端角反射波，则判定为锻件。

（2）只要在未焊透位置上有反射波，当量在φ2 mm×40 mm＋2 dB以上，就可认定是焊接结构。此时，若还存在插入轴端角反射波、不存在外端角反射波，则证据更为充分。

（3）不存在位置3的外端角反射可判为焊接结构；反之，存在位置3的外端角反射时，不可就此认定是锻件。因为配合间隙小的焊接结构也存在外端角反射。

（4）不能以焊缝位置是否存在一般焊接缺陷作为鉴别判据，因为焊接缺陷不一定产生，缺陷当量也不一定大。