夏 纪真老师在他的「工业超声波无损检测技术」第5章棒材与型材的超声波检测其中4.5.2丝材的超声检测中，介绍了压弹簧用表面波(瑞利波)的方法，在对待新产品或者拆卸后彻底清洁干净，表面光亮的弹簧用表面波检测时效果肯定很好。

可是在役使用后的弹簧不除去油漆涂层的情况下表面波就无能为力了。

我 在香港曾遇过一个情况下，一个机动车辆上的柱状压力弹簧曾经出现断裂(见图1)，客户要求我们做NDT检测，带我到他们的工厂视察弹簧，当我看到这些已经拆卸放在工厂车间地面上的柱状压力弹簧，有些用特殊的溶解液浸泡着弹簧，另一些工人将浸泡过的弹簧用钢丝轮打磨表面涂层很是辛苦。

（⬆ 图 1 已经断裂的弹簧)

工程师问我有什么NDT方法可以在不除油漆的情况下检测裂纹。

表面有油漆涂层是无法做渗透和磁粉了，涡流又没有办法保证弹簧间隙狭窄探头全方位接触扫查，射线就更不用说了。

当我看到弹簧的两端是个平面，心想到只能是超声波方法，我问他可否给一个旧的弹簧带回公司让我试下用超声波方法，他们也很爽快给了一对组合的柱状弹簧。(见图2)

（⬆ 图 2 一对组合的柱状弹簧)

回到公司后我们开始试验，弹簧外径279mm高度300mm的线径大约30mm左右，两端都有一个较大的平面，我们先在对应有裂纹的位置锯1mm深槽，(见图3)最初是用4MHz，8x9mm的横波60°斜探头，最大穿透距离不能超过1000mm，频率过高衰减大效果并不理想。

（⬆ 图 3 在对应裂纹的位置锯1mm深槽)

后 来改用2.5MHz，14x16mm的横波60°斜探头，穿透力最好，能够穿越到全长4.5M，只要在一个平面探伤就能将整个弹簧全长扫描。(见图4)

（⬆ 图 4 用60˚横波斜探头沿平面扫描)

我们试过45°和70°斜探头效果都不好，只有60°斜探头效果最好，它能沿着旋转的弹簧传播，而且是全轴径向360°都能有效地检测，真的是「会转弯转圈的超声波」，给我感觉就是整条弹簧充满声波，只要表面有裂纹立刻会有反射回波，而且不需要进行表面除去油漆也能做超声检测，效果很好清晰可辨。(见图5)

（⬆图 5 典型的1mm锯齿槽和底波)

在没有做试验之前我真没有想到超声波会转弯传播，我们以前都是在平板或者管状工件上检测，常常理解是入射角等于反射角，除非有波型转换，只有表面波可沿圆弧表面传播，没有想到斜探头的横波却能沿着圆圈式的弹簧传播。

我也学年青人上网查找相关标准，没想到还真给我找到JB/T 7376.1-2000圆柱螺旋压缩弹簧超声波探伤法，详细一看标准中推荐使用的探头角度正是K2或62°，与我试验出来的60°很接近。

这次也让我「开眼界」了，原来网上查资料真是快，不像我们30多年前找资料那么困难，难怪年青人个个上网，一定要好好利用下，这样可以走少很多弯路。

我想我现在把我的经验写出来放在网上应该可以让更多人受益特别是年青人。

1.先用对应有裂纹位置的1mm锯齿槽，设置回波高度为80%FSH，这是针对之前同类型弹簧出现过裂纹的位置重点扫查。

2.将底波设置到80%FSH，全长扫查。看到底波的同时也应该看到1mm锯齿槽。

3.在弹簧的两端平面各做一次，非常快速又简单。

老黄： 您好！

已发布，请查看。这篇弹簧探伤经验很有价值。

另外，下面是和您讨论的，供您参考：

[1] 表面有油漆的钢件并非不能做磁粉探伤，特别是这种弹簧钢一般磁导率都很高，据我以前做这个课题的实验结果来看，只要油漆层不超过100微米，可以正常做磁粉探伤(磁化规范提高一些就可以了)，主要是对弹簧采用两头夹持通电是周向磁化，不能发现横向裂纹(这是弹簧断裂的根本原因)，而用线圈法也很难达到纵向磁化效果。

[2] 做超声横波检测，先用高频小晶片不成功是正常的，改用低频大晶片实际检测试验成功了，但是当时还没有作进一步的试验验证究竟是横波还是什么波(最简单的是测量声速来判断是否横波声速)，我想很可能在弹簧丝中走的已经不是横波，而是制导波(频率低-波长长，相对于丝径的晶片尺寸大，加上折射角度，这都接近兰姆波的激发条件，也可以说是导波-特别是扭曲波Torsinal Wave，也简称为扭波的激发条件)。

[3] 我曾在带漆螺旋桨叶上实现瑞利波检测桨叶本体表面裂纹(我的书中有介绍)。

以上讨论和您交流，供参考。祝好！

夏纪真 

2013-04-03

老夏：您好！

(1) 我说的弹簧磁粉探伤不适合主要是弹簧线圈之间的间隙太小无法全面磁化和观察，与导磁率无关。

(2) 是什波型？我是不懂的了，您说的「制导波」的兰姆波或者说是导波，特别是「扭曲波」等等，我想都有可能是，总之是可以利用的超声波吧！？

(3) 在带漆工件做表面波探伤我还没有做过，所以不敢下定论。我们要检弹簧表面是有很厚的油漆和污染物。

您可以把您的见解加插在我的这篇文章中，我觉得NDT是一门实践科学，很多原理和现象都是通过实践中来。

例如：我发现金属自磁化现象也是在实践过程发现的。在我来说我要好好利用这些自然现象就行了。理论性的东西需要更高层次的人去研究。

谢谢！

黄建明

2013-04-03

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