弹簧扁钢是利用钢在淬火和回火状态下所具有的良好弹性而专门用于制造弹性元件的钢。弹簧扁钢是重要的工业用钢,广泛应用于航空、铁道车辆、汽车、摩托车等运输工具和其它工业产品上。弹簧扁钢在生产过程中会产生缺陷,如非金属夹杂物、裂纹、脱碳、组织结构不均匀等缺陷,这些缺陷对扁钢的疲劳性能影响很大。然而,目前对弹簧钢的无损检测方法还不成熟,主要采用破坏性的疲劳试验、金相试验和电解法对弹簧扁钢进行抽样检测,这些方法是破坏性的检测方法,其检测周期长、成本高、无法实现现场检测;且只能对少量产品的某个部位或某个切面进行检测,不能反映整块扁钢内部缺陷及组织结构分布情况。超声波传播特性有幅度、速度和衰减系数,本研究提出采用超声水浸C扫描检测方法并结合超声波传播特征对弹簧扁钢进行特征成像检测。该检测方法是无损检测,检测周期短、成本低,适合现场检测,且能实现对产品进行100%检测,成像结果能直观的反映整块扁钢内部缺陷及组织结构分布情况,为综合评价弹簧扁钢的质量提供了重要手段。然而,常用的商用超声无损检测设备一般只具有B扫和C扫成像功能,且大多是基于波形幅度的成像功能,这对于超声波传播特性的表达能力具有较大局限性。为了实现多种超声波传播特性的成像,更好的实现对弹簧扁钢进行综合超声成像检测,本研究采用虚拟仪器技术的模块化构建方式,设计了适用于弹簧扁钢组织结构与缺陷无损检测的成像分析软件,基于该软件开展了弹簧扁钢无损检测方法研究,主要研究内容包括:(1)基于超声传播特征参数的成像软件设计本研究开发了针对于弹簧扁钢内部缺陷及组织结构检测的超声特征成像软件,软件利用了超声波传播特性,如:幅度、速度、衰减系数,可实现B/C扫描成像、声速成像、衰减系数成像。基于幅度的C扫描成像可分析扁钢内部缺陷在扫描平面的分布情况并可测量缺陷尺寸,声速成像和衰减系数成像可得出扁钢内部组织结构均匀分布情况。(2)弹簧扁钢超声特征成像方法研究基于幅值C扫描成像检测的试验中,通过分析声束焦柱的直径对检测结果的影响,确定了C扫描图像中的缺陷边界,按缺陷直径方向幅度衰减至最高幅度的0.73倍确定缺陷边界(“红—蓝”边界)可准确测量缺陷尺寸。通过幅值C扫描成像检测方法对弹簧扁钢进行检测,试验结果表明,本研究设计的幅值成像软件可以直观的给出弹簧扁钢内部缺陷的分布,并且按“红—蓝”边界的测量方法可准确测量缺陷尺寸。通过声速和衰减系数成像检测方法对弹簧扁钢进行检测,试验结果表明,本研究设计的声速和衰减系数成像软件直观的给出扁钢内部组织结构不均匀分布情况。(3)三维成像软件设计及检测方法研究本研究开发了针对于弹簧扁钢内部缺陷检测的三维成像软件,该软件能够对多层C扫描数据进行重构,获得检测对象的三维内部结构图。在弹簧扁钢的三维成像的试验方法研究中,通过分析声束焦柱高度对检测结果的影响,确定了按声波幅度下降至最高幅度的90%测量的焦柱高度(5.9 mm)作为分层C扫描的扫描间隔。采用该扫描间隔对厚度为16mm的试样进行三次不同聚焦深度的C扫描检测,即可达到全厚度检测的目的,并利用本研究设计的三维成像软件对多层C扫描数据进行重构实现三维成像。试验结果表明,采用分层C扫描检测方法实现弹簧扁钢的全厚度检测,三维成像软件所得的三维内部结构图能够直观显示缺陷的三维空间分布。