style="width:8.71989in;height:6.7542in" /> 本文是学习GB-T 34363-2017 无损检测 铝合金超声标准试块制作和校验方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了铝合金超声标准试块推荐组、制作程序、物理特性校验程序和超声响应校验程序。
本标准规定的铝合金标准试块适用于超声检测设备性能校验，也可用于铝合金产品超声(纵波)脉
冲反射(直接接触或液浸)检测的校准和控制。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测
GB/T 20737 无损检测 通用术语和定义
GB/T 28880 无损检测
不用电子测量仪器对脉冲反射式超声检测系统性能特性的评定
GB/T 12604.1 和 GB/T 20737 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
角度误差 angular error
探头从标准试块接收到最多次数或者最大幅度背反射而平底孔底面的响应不是最大值的现象。当
超声入射面、孔底面和背面不平行时会出现角度误差。
3.2
面积-幅度响应曲线 area-amplitude response curve
离探头距离相同时，不同面积反射体与其超声响应对应关系曲线。
3.3
金属距离 metal distance
标准试块中从超声入射面到平底孔底面之间的距离。
3.4
超声响应 ultrasonic response
在超声检测仪器显示屏上观察到的显示高度，反映标准试块从孔底面初始反射的超声波能量大小。
4.1
制作标准试块的铝合金材料经超声检测后应无明显的不连续，然后精密机械加工成一定高度的圆
柱体试块，在试块背面中心加工一个恒定深度、规定直径的平底孔。标准试块按平底孔直径、试块总高
度或者金属距离进行分组。
4.2
每个标准试块均采用经校准的超声检测系统在规定检测频率下进行超声检测，为每组试块建立相
GB/T 34363—2017
应平底孔的距离-幅度响应曲线和/或面积-幅度响应曲线。
5.1 本标准中面积-幅度响应曲线和距离-幅度响应曲线是使用5 MHz
检测频率、特定检测仪器、特定 检测参数和液浸检测方法得出的。
5.2
尽管超声评定是在指定频率下进行的，但是本标准规定的标准试块可在任何频率下使用任何脉冲
反射式超声检测系统进行超声检测校准。当检测系统发生改变时，在应用前应建立距离-幅度响应和面
积-幅度响应曲线。如果不进行特殊补偿，该曲线可能不适用于其他材料和曲面。
在铝合金产品进行超声检测前，标准试块用于验证检测灵敏度。另外，标准试块用于确定金属距离
变化对被检不连续超声响应的影响，还用于与实际检测相同条件下的检测灵敏度校准和金属距离校正。
因此，设计包含不同直径和金属距离的铝合金标准试块非常必要。
基本组由表1中列出的10个标准试块组成。通过比较金属距离为100 mm
和平底孔直径分别为
1.2 mm、2.0 mm、3.2mm
的标准试块得到面积-幅度响应曲线；通过相互比较直径为2.0 mm、 不同试块
总高度的标准试块得到距离-幅度响应曲线。
表 1 基本组标准试块的尺寸和编号
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单位为毫米
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供堵孔用
说明：
A—- 试块背面；
B—— 金属距离；
C—— 试块总高度；
D—— 试块直径；
φ——平底孔直径。
图 1 超声标准试块
面积-
幅度响应组由表2列出的4个标准试块组成。通过比较相同金属距离、不同平底孔直径的3
个及以上标准试块得到面积-幅度响应曲线。
表 2 面积-幅度响应组标准试块的尺寸和编号
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推荐的距离-幅度响应组至少由12个标准试块组成，每组只包含表3中3种平底孔直径中的一个。
推荐组中3组标准试块中每组金属距离增量应相同。通过比较包含相同孔尺寸的所有标准试块得到距
离-幅度响应曲线。
表 3 距离-幅度响应组标准试块的尺寸和编号
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用于液浸检测的标准试块宜进行适当的阳极化处理或其他防护措施。带防护层的标准试块可与需
外部接地的探头一起使用，保证良好的电接触。不带防护层的标准试块称为1型；带防护层的标准试块
称为2型。两种类型标准试块的超声特性应按第11章的规定进行校验。1型标准试块在浸水后应擦
干。2型标准试块的防护层不应改变其超声特性。
在精密机械加工中，应对影响标准试块响应的重要参数进行控制，具体包括声束入射面的粗糙度、
声束入射面与孔底面、背面的平行度、孔底面的表面状态和用于制作标准试块的材料质量。
GB/T 34363—2017
制作标准试块的铝合金材料宜为7A09-T6
挤压棒材。为了归一化超声传输特性，棒材应在制造试
块前再次进行热处理。
注：热处理推荐工艺：在465℃±5℃下保温60 min±5
min,水中淬火至室温；自然时效96 h±1h; 在120℃±5℃ 下人工时效24 h±1h。
为使热处理后试块垂直变形最小，推荐进行热处理的试块长度约为500 mm。
用于制作标准试块的原材料质量宜按照8.2～8.8的规定进行检测，应满足8.9的要求。
通用评定程序是沿棒材的直径方向入射脉冲纵波，观察超声噪声电平。使用液浸法时，耦合剂采用
无气泡的清洁水。
用于评定棒材质量的脉冲反射型超声检测仪检测频率应为10 MHz。
检测仪器宜在忽略电噪声的
条件下满足必要的灵敏度等级，宜在显示屏垂直上限至少50%的范围内对接收到的脉冲进行线性
放大。
用于评定的检测频率应为10 MHz。
应使用晶片直径为9.5 mm 士0.5 mm 的液浸探头。
液浸设备所需辅助设备包括水槽、扫查机构、探头夹持器和调节机构。
将直径为5 mm
的轴承级钢球安装在固定支架上浸在水里，将声束对准钢球，设置探头晶片表面到
钢球表面的距离(水声程)等于最后一个声压极大值处(Y。)。
调节扫查机构获得钢球的最大显示幅度。
调节检测仪器的灵敏度(或增益)控制，使显示幅度达到显示屏垂直上限的50%。
将探头置于水声程为探头最后一个声压极大值处(Y。)减去材料半径处，使声束从棒材直径处入射
接收到最多次数的背反射。然后纵向扫查棒材，观察超声噪声电平最大高度。将棒材旋转90°,再作相
同的纵向扫查。在扫查过程中，应时刻关注探头是否对准棒材。超声束对准棒材时可获得最多次数的
背反射。
GB/T 34363—2017
当棒材超声噪声电平最大显示值小于直径为5 mm
钢球最大显示值的20%时，材料可验收。在扫
查过程中，宜始终能观察到至少5个背反射信号。可验收的棒材中不应含有超过超声噪声电平的不
连续。
标准试块尺寸公差按9.2～9.8以及图1的规定，每个标准试块的尺寸见表1～表3。
当金属距离 B 不大于150 mm 时，试块直径 D 不小于50 mm; 当金属距离 B
大于150 mm 时，试
块直径D 不小于75 mm。 表面粗糙度不应大于6.3 μm, 试块总高度C
极限偏差为±0.1 mm。
标准试块声束入射面相对于背面的平面度应小于0.005 mm、 平行度应小于0.02
mm, 声束入射面
表面粗糙度应不大于1.6μm, 背面表面粗糙度应不大于3.2 μm。
平底孔中心相对于标准试块背面的垂直度小于0.02 mm,
中心线与以圆柱体中心线为基准的同轴 度极限偏差小于0.1 mm,
孔底平面度为每3.2 mm 范围内不大于0.02 mm, 孔底粗糙度不大于3.2 μm,
平底孔深度为15.0 mm, 平底孔直径极限偏差为±0.01 mm
或直径的1%,取两者较大值。在标准试块
背面扩一个直径为6.0 mm、 孔深为1.6 mm 的孔，金属距离 B 的极限偏差为±0.1
mm, 见图1所示。
平底孔在完成机械加工后，应用适宜的清洗液清洗孔底，再插入毛细管用干燥的过滤压缩空气
吹干。
应去除机械加工过程中产生的毛刺，上下面的边缘应磨圆，半径不大于0.8 mm。
编号规则为平底孔直径-金属距离，如平底孔直径为1.2 mm、 金属距离为50 mm
的试块编号为
1.2-50,编号的大小和位置见图1。在标记过程中应防止试块表面特别是入射面出现痕迹和划痕。
封孔前对标准试块进行超声响应检测，检测合格后塞入相同牌号的铝合金孔塞封孔。在孔塞就位
前，在扩孔和接触面涂上防水胶水。暴露在外面的孔塞表面不应超出试块背面。
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可采用百分表和划线台检测标准试块声束入射面和背面的平面度和平行度。声束入射面平行度大
于0.02 mm 或者平面度大于0.005 mm 时，标准试块不可验收。
用粗糙度仪测量声束入射面表面粗糙度，在整个声束入射面上移动粗糙度仪进行测量并记录数据。
声束入射面表面粗糙度大于1.6 μm 时，标准试块不可验收。
为检测平底孔和孔底面的性能，应使用液浸法对物理特性符合验收要求的标准试块进行超声检测。
超声检测包括检测标准试块响应和可能的角度误差。标准试块超声响应是孔底面粗糙度和平面度的函
数。产生角度误差的原因是孔底面与声束入射面不平行。如果标准试块的超声响应不理想，可用再次
清洗孔底面的方法改进，因此在用永久性的铝合金塞封孔前应进行初次超声检测。
标准试块超声响应检测频率为5 MHz。
11.3.1 检测仪器
任何一款适用于5 MHz
检测频率、可用于液浸法检测的脉冲反射型超声检测仪器都可应用于标准
试块检测。所使用的仪器应能在必要的灵敏度水平下对接收到的脉冲进行稳定线性放大，不存在界面
信号干扰。如果仪器内部没有线电压调压变压器，为保证最大的调节范围，应使用适当的线电压调压变
压器。应按照11.4的规定进行仪器校准。
11.3.2 水槽
可提供被检标准试块、钢球和探头准确位置信息的容器。
11.3.3 扫查机构
扫查机构应能在两个互相垂直的平面内以小于1°的精度调节角度，允许平稳、准确地定位探头。
11.3.4 耦合剂
耦合剂可采用无气泡的清洁水。在不改变耦合剂超声特性的情况下可使用防腐剂或(和)润湿剂。
在比较不同标准试块的超声响应特性时，应选用相同温度的水。
11.3.5 探头
应使用满足11.5超声特性曲线的液浸探头。探头的换能器形状为平圆形状，材料可选用满足要求
的任何压电材料，声束特性谐振频率应为5.0 MHz, 有效直径应能在80 mm～90 mm
范围内产生最后
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一个近场最大值Y。。
11.4.1 评定目的
由于不同检测仪器的接收器或者回波放大器的放大特性存在差异，超声响应的幅度有可能不能在
检测仪显示屏整个可读范围内线性地显示。为了获得标准试块用检测系统的必要特性，应确定检测系
统的实际线性范围
11.4.2 系统
按照GB/T 28880
给出的方法评定检测系统的线性度时，应使用满足11.3要求的系统。
11.4.3 线性度评定程序
按照GB/T 28880
给出的方法评定检测系统的垂直线性。为了检测标准试块的响应特性，只使用
仪器垂直线性误差在固定响应比士5%范围之内的部分，即确定了垂直线性上限和垂直线性下限。
11.5.1 评定目的
为了保证标准试块响应的检测精度，应检测探头的特性，包括：
a) 频率；
b) 直径为12.8 mm 的钢球在水中的距离-幅度响应曲线；
c) 直径为12.8 mm 的钢球在水中的声束轮廓；
d) 可使用满足本标准规定的任何压电材料的探头。
11.5.2 系统
用于评定探头超声特性的系统应满足11.3的要求。扫查机构应保证水声程调节范围为0
mm~
150 mm。 所用钢球应是滚珠轴承质量级别、无腐蚀、无表面痕迹。
11.5.3 中心频率
探头的中心频率为5.0 MHz±0.5 MHz。
11.5.4 距离-幅度响应曲线测试程序
将直径为12.8 mm 的钢球固定在水声程等于探头最后一个近场最大值Y。
的位置获得钢球的初始
响应。探头位置很关键，检测过程中应仔细调节探头位置，找到钢球的真正最大显示。调节仪器增益控
制使响应达到仪器垂直线性上限的100%。从6.4 mm 到最后一个近场最大值Y。
点的范围内以不大 于6.4 mm 的增幅，从最后一个近场最大值Y。 点到150 mm
的范围内以不大于12.8 mm 的增幅改变
水声程。水声程的每一个增量应使钢球保持在声束中心轴的位置，绘制以水声程为响应增量函数的关
系曲线。合格探头典型轴向距离-幅度响应曲线如图2所示。只有最后一个近场最大测量值
Y。 点 在 80 mm～90
mm、距离-幅度响应曲线与图2所示相近的探头才能显示出相当于11.8.1和11.8.2所要求
的幅度响应曲线。
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style="width:5.87325in;height:4.22004in" />
水声程/mm
图 2 合格探头典型轴向距离-幅度响应曲线
11.5.5 声束特性测试程序
11.5.5.1 将直径为12 . 8 mm
钢球浸没在水中，使水声程等于11 .5 .4 中确定的最后 一 个近场最大值 Y
点。当探头沿钢球直径方向越过钢球时，观测显示高度，绘制声束曲线，宜能观察到明显的瓣形或者最
大值。如图3所示，合格探头的声束轮廓应无明显副瓣。在平行于探头的平面内扫查4次，每45°扫查
一次，校验声束轮廓的对称性。声束直径等于垂直线性上限50%(下降6
dB)时的声束轮廓。合格探头
的4次扫查中最小声束直径与4次扫查中最大声束直径之比应不小于0.75。
style="width:5.66667in;height:4.0667in" />
越过晶血的距离/mm
图 3 合格探头Y 点的声束特性
11.5.5.2 当水声程等于最后一个近场最小测量值Y₁
点(约为声束轮廓用水声程一半)时根据11.5.5.1
的程序绘制声束曲线，如图4所示，宜能观察到两个明显的副瓣或者最大值。用相同灵敏度在与探头平
行的平面内扫查4次，每45°扫查一次，校验声束轮廓，这些声束轮廓决定了探头声压的对称性。合格探
头在4次扫查中两个最大点之间的幅度变化不大于15%。
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style="width:7.58661in;height:4.77994in" />
越过晶面的距离/mm
图 4 合格探头Y, 点的声束特性
检查标准试块孔底面和入射面的清洁度，必要时可用适宜的清洗液清洗孔底面再用干燥的压缩空
气吹干。进行初次超声检测时，临时塞封孔洞。临时封塞时，采用防水胶带贴在标准试块背面的孔上。
11.7.1
将探头对准浸在水中的标准试块，使标准试块表面与探头表面的距离为90 mm 。
用百分尺微 调标准试块与探头之间的距离(在±1 mm
范围内)。调节探头与标准试块之间的角度，接收到标准试
块最多次数的背反射或者入射面的最大显示。
11.7.2
接收到超声直射声束后，横向移动探头调节孔底面的最大反射(线性范围内)。按照本标准获
得最大响应后，在两个相互垂直的平面内微调探头角度，记录孔底面显示高度的增加值。如果通过调节
探头获得的孔底面响应的增量小于直射声束时孔底面的最大反射的10%,则认为标准试块可验收。
11.8.1 概述
将探头对准浸在水中的标准试块，使探头晶体面与标准试块入射面的距离等于水声程
Y。。 用百
分尺精确调节标准试块和探头之间的水声程。调节探头和标准试块之间的角度得到标准试块最大次数
的背反射或者入射面的最大显示值。达到超声垂直入射后，横向移动探头，必要时重新微调探头获得孔
底面最大显示。上述方法用于检测面积-幅度响应组或距离-幅度响应组中的每个标准试块，绘制如图5
11.8.3.3 的规定，可采用其他方法得到所需要的幅度
响应曲线(如经校准的增益控制)。可用11.8.3规定方法对检测系统灵敏度进行校验，校验报告中宜包
括获得数据和绘制曲线所使用的方法。
11.8.2 面积-幅度响应组
设定仪器灵敏度，用于绘制如图5所示的面积-幅度响应曲线，调整仪器增益控制，使直径为
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3.2mm
的孔的最大响应等于或者小于仪器的垂直线性上限。在此灵敏度条件下获得组内(见表4)每
个标准试块最大显示值，绘制如图5所示的曲线。如图5所示，满足本标准规定的一组标准试块的幅度
和相对平底孔面积成具有大致线性、单调关系(即两点之间斜率为正值),显示在显示屏垂直线性上限
±2%的+2 dB 或—3 dB 范围内。
注： 为了保证面积-幅度响应组、距离-幅度响应组和基本组标准试块之间关系的一致性，按照11.8.3的方法进行评
定时，所有标准试块满足"表4”规定的响应要求，满足"表4"要求的标准试块包括垂直线性上限的±2%,适用
于距离-幅度响应组、面积-幅度响应组和基本组。所有标准试块的直径包括1.2
mm、2.0 mm、3.2 mm。
表 4 标准试块超声响应校验对比数据(见图6)
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style="width:6.04679in;height:4.0733in" />
相对面积/×0.4²mm²
图 5 面积-幅度响应曲线
style="width:6.40677in;height:4.75332in" />
平底孔埋深/mm
图 6 距离-幅度响应曲线(A 和 B)
11.8.3 距离-幅度响应组
11.8.3.1
设定仪器灵敏度用于绘制如图6所示的距离-幅度响应曲线，调整仪器增益控制，使钢球的响
应等于检测系统垂直线性上限的80%。
注：对于铝合金材料而言，检测频率为5 MHz 时的入射面分辨力可限制在12.8
mm, 因此金属距离小于12.8 mm
的标准试块不用本标准规定的探头和仪器进行检测。
11.8.3.2 对于直径为1.2 mm
的平底孔标准试块，可采用水声程为88.9 mm±2.5 mm、直径为3.2 mm
的钢球来设置检测灵敏度。在钢球上仔细调节探头位置得到响应的最大幅度值。调节增益控制的过程
应使响应始终小于垂直线性上限。当得到最大响应时，增加增益使幅度值达到线性上限的80%。保持
检测灵敏度恒定，得到组内每个标准试块的最大响应值，绘如制图6中曲线 A
所示的距离-幅度响应曲 线。表4给出了编号从一
15到一80的每个标准试块(金属距离从15 mm 到80 mm 的一组试块)以百
分数表示的响应值。
11.8.3.3 因为金属距离大于64 mm
时响应幅度变小，对于金属距离较大的标准试块可通过增加仪器
灵敏度来提高精度(见图6中的曲线 B)。 在编号为 一
40号标准试块(金属距离为40 mm) 上 操 纵 探 头
使响应尽可能达到线性上限的28 . 5%。采用灵敏度控制方法，将28 .
5%提高到线性上限的80%。通过
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精确地调节增益控制提高9 dB
后可使增加量满足精度要求。在此灵敏度条件下，得到表4中组内每个
标准试块的最大响应值，绘制如图6曲线 B 所示的距离 -
幅度响应曲线。表4给出了编号从 - 40~
- 120的每个标准试块(金属距离从40 mm～120 mm
的一组标准试块)的以百分数表示的响应值。
注：如果该标准试块的响应小于28.5%,使用能达到28.5%响应的其他标准试块。
11.8.3.4 对于直径为2.0mm
的平底孔标准试块，采用直径为7.9 mm 的钢球设置检测灵敏度。按照
11.8.2和11.8.3的程序检测组内所有标准试块。
11.8.3.5 对于直径为3.2 mm
的平底孔标准试块，采用直径为17.5 mm 的钢球设置检测灵敏度。按照
11.8.2和11.8.3的程序检测组内所有标准试块。
11.8.3.6
满足本标准规定的显示值与表4中百分比标准试块响应和图6中曲线规定的显示响应的极
限偏差不应大于+2 dB 和 - 3 dB,
加上垂直线性上限读数误差的±2%。除图6所示的检测信息外，每
个数据表还宜包括所使用的仪器类型。
11.8.4 基本组
基本组(见表1)内每个标准试块的响应幅度应满足11.8.2和11.8.3的要求，即：编号为1.2-100、
2.0-100和3.2-100的标准试块的响应应符合图5的规定，编号为2.0-15到2.0-100的标准试块的响应
应符合图6的规定。
尺寸特性符合第8章和第9章规定，响应特性符合8.9、11.7和11.8规定的标准试块，按照9.8的规
定用铝合金塞进行永久封孔，并标记为符合本标准的标准试块，推荐进行最终的超声响应检测。
报告包括下列信息：
a) 所使用的设备：
● 仪器：制造商、型号、模块号(适用时)和序列号；
● 探头：制造商、型号、部件号和序列号；
● 探头和检测系统同时满足11.4和11.5的要求。
b) 面积-幅度响应标准试块组：
● 按照11.8.2的规定测得的响应数值；
● 根据图5绘制的数据图；
● 对于1.2-100、2.0-100、3.2-100标准试块，按照11.8.2 报告数值。
c) 距离-幅度响应标准试块组：
● 按照11.8.3的规定测得的响应数值；
● 根据图6绘制的数据图。
d) 基本组：
● 对于1.2-100、2.0-100、3.2-100标准试块，同第12章 b) 的规定；
● 对于其他标准试块，同第12章c) 的规定。
除非另有约定，对于直径为1.2 mm、2.0mm 或3.2 mm
的平底孔标准试块，按照11.8测得数值。
注：表4给出了金属距离在15 mm 到120 mm、 直径为1.2 mm、2.0 mm 或者3.2
mm 平底孔的标准试块的响应极
限。其他直径的平底孔或金属距离的标准试块根据11.8.3进行评定，但报告格式及响应极限由使用方来
规定。
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