采用TFM对表面裂纹进行定性

自从TFM被写入标准之后，人们开始逐渐意识到TFM检测优于常规超声和相控阵检测。它能将能量集中在成像区域，对成像区域中的每一点进行聚焦，提高小缺陷和裂纹尖端的检测灵敏度。

目前为止，大部分应用采用的是体波，检测内部和工件底面的缺陷。同时，也可以采用间接模式，如TT-TT，利用底面反射回波，对检测面的缺陷进行检测和定性。但是这种情况需要一个平的底面（对于检测系统，不会考虑工件底面的不规则），并且对于厚的工件，声程较长。

这里，我们将采用TFM的直接模式，对检测面的缺陷进行检测和定量。为了演示，我们使用了0°斜块，采用对尖端衍射敏感的纵波进行检测。成像区域ROI并非位于探头的正下方，ROI稍作偏移，避免了缺陷回波和工件上表面的回波重合。我们采用了LL模式，使用了满足幅值保真度的栅格尺寸，计算了TFM。

这个技术首次被用于检测和评定校准过的刻槽。下图显示的是采用TFM对不锈钢试块汇总的2.5mm和8mm深刻槽进行检测的结果。采用的探头是7.5MHz，斜楔高度为20mm，角度为0°。可以看出，这两个试块中的刻槽尖端衍射回波清晰可见，测量的信噪比SNR分别为17dB和11dB。采用沿深度轴方向的最大投影，通过回波动态，很容易的测量出缺陷的尺寸。缺陷的尺寸分别为2.51mm和8.13mm。

然后采用该技术，对1mm深的刻槽进行了检测。采用的是10MHz的探头。采用沿Z轴方向的回波动态，测量出缺陷的尺寸为1.1mm。采用合适的探头，斜楔（高度）和激发的孔径，可以准确的测量出小缺陷的尺寸。

最后，针对沿着角焊缝的真实疲劳裂纹进行了检测。采用的是7.5MHz探头，0°斜楔。采用机械扫查，沿着焊缝扫查，观察显示的变化以及该技术的性能。下图显示了扫查的结果。检测时，斜楔前沿稍作了加工，使之能够更加靠近焊缝。我们发现裂纹的上尖端衍射波，意味着该裂纹为表面开口缺陷，同时观察到了裂纹分叉的衍射回波。

我们将号工件的侧视图叠加在显示结果上，从而使得我们可以追踪检测图像上的多个衍射回波，包含最深的那个指示，并且将其定性为疲劳裂纹，裂纹高度为6-9mm。

Capture软件3.1版本允许将数据导入到3D模型中。下图显示的是将之前检测的数据导入到3D模型中，将TFM检测中发现最深的缺陷的截面图叠加在3D图中。3D图中显示了裂纹的形态。

当设计到表面裂纹的检测和定性时，相信M2M的设备，Gekko，Mantis和Panther它们都带有TFM功能，能够检测所有的缺陷。本文只是TFM检测应用的一个案例，说明了TFM技术对不同缺陷进行有效检测的多样性。如有问题，可以联系我们，共同探讨先进的检测技术，辅助你优化检测方案，你也可以通过我们的博客，观看我们是如何开展TFM技术的新应用。