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(cè)面上的聲強(qiáng)往復(fù)透射率。檢測(cè)時(shí)在探頭與工件之間加的一層液體透聲介質(zhì)稱(chēng)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(jìn)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(yīng)滿(mǎn)足以下要求:
1.能濕潤(rùn)工件及探頭表面,流動(dòng)性、粘度和附著力適當(dāng),容易去除。
2.聲阻抗盡量與被檢材料接近,透聲性能好。
3.對(duì)工件無(wú)腐蝕,對(duì)人體無(wú)害,不污染環(huán)境。
4.性能穩(wěn)定,不容易變質(zhì)并能長(zhǎng)期保存。
5.來(lái)源方便,價(jià)格低廉。
耦合劑的聲阻抗超聲波檢測(cè)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(duì)工件有腐蝕作用。
2.水玻璃常用于粗糙工件檢測(cè),但清洗不方便,而且對(duì)工件也有腐蝕作用。
3.水雖然來(lái)源廣泛,常用于水浸檢測(cè),但容易使工件生銹。故在工業(yè)生產(chǎn)中一般常用機(jī)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(duì)耦合有較大影響,當(dāng)耦合層厚度為λ/2的整數(shù)倍或非常薄時(shí),透聲效果明顯,反射回波高。
2.耦合劑的聲阻抗對(duì)耦合效果有較大影響,對(duì)于同一探測(cè)面,耦合劑聲阻抗越大,耦合效果越好,反射回波越高。例如:當(dāng)表面粗糙度為100μm時(shí),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(duì)耦合的影響
①工件表面粗糙度的影響對(duì)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(duì)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?yàn)槲覀兂S玫奶筋^表面為平面,與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸,聲強(qiáng)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。