我們知道,超聲縱波在介質(zhì)中的傳播速度是:
球鐵的密度ρ和泊松比μ的變化較小,對(duì)聲速影響不大,因此,可以近似地認(rèn)為,在外部環(huán)境條件一定的情況下,聲速只與楊氏彈性模量E有關(guān)。而E卻是與球化率有關(guān)系的,球化率不好,意味著材質(zhì)中片狀石墨增加、彈性模量降低,聲速就隨之降低。由此可知,用測(cè)定材料聲速的方法來(lái)鑒別球化質(zhì)量是可行的。而且從理論上講,只要可以調(diào)節(jié)聲速,任何超聲儀器(不管是超聲波測(cè)厚儀還是超聲波探傷儀,也不管是讀數(shù)型還是A掃描)都可以用來(lái)評(píng)判球化效果。
如前面所言,球化率與聲速有關(guān),那么實(shí)際應(yīng)用當(dāng)然更傾向于能直接顯示聲速變化的儀器。這就是“超聲波聲速儀”(或者叫“球化率測(cè)定儀”)的由來(lái)。*典型的例子就是DAKOTA的VX系列,實(shí)際上那就是一臺(tái)超聲波測(cè)厚儀,只不過(guò)它直接顯示的是聲速、配的是低頻探頭而已。在我們查閱有關(guān)資料時(shí),部頒標(biāo)準(zhǔn)《球墨鑄鐵 超聲聲速測(cè)定方法 JB/T 9219-199》中的內(nèi)容也驗(yàn)證了這一點(diǎn):“4.1條款 可采用超聲聲速測(cè)量?jī)x、超聲波測(cè)厚儀以及由超聲探傷儀測(cè)時(shí)裝置連接使用的設(shè)備等”,但是要求:“1、工作頻率在1~5MHz范圍內(nèi);2、測(cè)時(shí)分辨力不低于0.01μs,或測(cè)厚分辨力不低于0.01mm”。
也就是說(shuō),TT9、TT5、TUD都能做到。相比之下,TT900可能更為適合:首先這款儀器在顯示上是厚度與聲速可選的、這完全符合球化率測(cè)定的應(yīng)用習(xí)慣;其次探頭上我們已經(jīng)可以匹配到自產(chǎn)的1M探頭;*后,價(jià)格也*為合適。所以,我們可以理直氣壯地說(shuō),TT900就是一臺(tái)球化率測(cè)定儀!
那么怎么應(yīng)用呢?首先,用戶自己要針對(duì)待測(cè)批次的工件準(zhǔn)備一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣(厚度相同、工藝條件相同,球化效果符合要求),其次,用戶自己要提出差限要求(相差多少為不合格)。有了這兩條,就可以按以下步驟進(jìn)行操作了:
1,在測(cè)量界面下(先要在標(biāo)準(zhǔn)鋼試塊上校好探頭零位),選擇并進(jìn)入“MEASUREMENTS測(cè)量菜單”;
2,移動(dòng)光標(biāo)至其中的“MEAS.TYPE測(cè)量方式”,按右鍵調(diào)至“VELOCITY 聲速”,然后逐級(jí)返回測(cè)量界面,這時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)該界面的*上端出現(xiàn)了一行字“REFTHK XX.XX”;
3,按右鍵,光標(biāo)會(huì)移動(dòng)到“XX.XX”上,接著按上下鍵,將“XX.XX”調(diào)節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)件的厚度值,之后按“DONE”,確認(rèn)調(diào)節(jié)結(jié)果并返回測(cè)量狀態(tài);
4,此時(shí)將探頭耦合到標(biāo)準(zhǔn)件上,將顯示出一個(gè)聲速值。該值即為在當(dāng)前球化狀況下,超聲波在此標(biāo)準(zhǔn)件中傳播的速度;
5,取得合格的聲速后,將探頭耦合到相同厚度、相同工藝條件的待測(cè)件上,如果顯示的聲速值在用戶認(rèn)可的變化范圍內(nèi),即代表球化率符合要求,否則,即判定為不合格。
可見(jiàn),所謂測(cè)球化率,并不是說(shuō)儀器要直接測(cè)得球化率值,其實(shí)仍然是一個(gè)“基于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較”的概念。只要是這個(gè)原理,就一定是這樣。從上面的公式也可以看得出來(lái),聲速和彈性模量有函數(shù)關(guān)系,但和球化率只有相關(guān)關(guān)系,而沒(méi)有直接的函數(shù)關(guān)系,所以不可能直接得出一個(gè)所謂“球化率值是多少”的結(jié)論,這一點(diǎn)切記。
實(shí)際上,所有的無(wú)損檢測(cè)都是要基于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較的,也就是超探中“當(dāng)量”的概念。因此,一個(gè)儀器能干什么、怎么用、用的好不好,固然有產(chǎn)品質(zhì)量的因素,但很大程度上也與操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)應(yīng)用的理解有關(guān)。所以我們一直強(qiáng)調(diào)多接觸直接用戶、多到現(xiàn)場(chǎng),“關(guān)注應(yīng)用”、“理解技術(shù)”,目的就在于此。