曲軸r處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法
2023-12-01 21:24:26 2
曲軸r處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法
【專利摘要】本發明公開了曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，在曲軸無損檢測傳統工藝的基礎上，將加有合適楔塊的具有自動偏轉和聚焦的一維線陣探頭的相控陣檢測方法應用到曲軸檢測上。本發明的有益效果是解決了傳統工藝檢測的不足之處，本方法只採用一種探頭即可對軸頸和R角處的內部缺陷進行檢測，最大限度地提高檢測可靠性和檢測效率；本方法可以檢測軸頸內部及R角處當量尺寸1mm以上的裂紋、夾雜、氣孔等缺陷，可以方便有效地檢測出曲軸R角圓弧的內部缺陷。
【專利說明】曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲波相控陣檢測方法，具體涉及一種針對曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法。
【背景技術】
[0002]曲軸是發動機的主要運動部件，承受複雜的交變載荷與衝擊，很容易產生疲勞裂紋。
[0003]傳統的曲軸R處內部缺陷的無損檢測工藝為常規超聲橫波斜探頭檢測。在實際生產過程中發現傳統的檢測方法並不能將曲軸缺陷全部檢出，例如垂直於檢測面(或與檢測面成一定角度)的內部片狀缺陷，特殊位置缺陷(指R圓弧內部缺陷)等，按照常規超聲檢測方法需要更換多個檢測探頭，並且由於軸頸較短導致無法放置探頭，因此很容易產生漏檢和誤判。這些漏檢的缺陷對曲軸的質量和後續工作會帶來很大的影響和隱患。
[0004]超聲相控陣技術已有近20年的發展歷史，初期主要應用於醫療領域，醫學超聲成像中。系統的複雜性，固體中波動傳播的複雜性及成本費用高等原因，使其在工業無損檢測中的應用受到限制。近年來，超聲相控陣技術以其靈活的聲束偏轉及聚焦性能越來越吸引人們的重視。由於壓電複合材料、納秒級脈衝信號控制、數據處理分析、軟體技術和計算機模擬等多種高端新技術在超聲相控陣成像領域中的綜合應用，使得超聲相控陣檢測技術得以快速發展，逐漸應用於工業無損檢測領域。超聲相控陣檢測系統是通過電子技術來控制聲束的掃查方向和聚焦深度，可以實現同一個探頭來檢測不同壁厚、不同材質、不同形狀工件的檢測任務，克服了常規多探頭自動超聲檢測系統調整難度大和探頭適應範圍窄的不足之處。超聲波相控陣具有許多優點:1、可以檢測難以接近的部位；2、檢測速度更快，檢測靈活性更強，缺陷定位準確，檢測靈敏度高；3、檢測結果直觀，可實現實時成像顯示；4、可實現對複雜結構件和盲區缺陷位置的檢測；6、通過局部晶片單元組合對聲場控制，可實現高速電子掃描，對試件進行高速，全方位和多角度檢測。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了曲軸R處的相控陣檢測方法，在曲軸無損檢測傳統工藝的基礎上，將加有合適楔塊的具有自動偏轉和聚焦的一維線陣探頭的相控陣檢測方法應用到曲軸檢測上。
[0006]本發明的技術方案是:曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特徵在於:使用的相控陣陣列探頭具有電子掃查，無需前後移動就可以對曲軸的R處進行有效的掃查；其超聲相控陣檢測包括以下步驟:
(1)對曲軸表面進行處理使之達到相關標準的要求；
(2)選擇合適的相控陣探頭和楔塊，楔塊使之與曲軸軸頸的曲率一致；
(3)根據曲軸的參數選擇陣列探頭的檢測位置和陣列探頭的檢測角度；
(4)對超聲相控陣探頭進行調試和校準； (5)通過超聲波相控陣探頭對R處進行掃查；
(6)曲軸待檢缺陷的判定,參照相應的標準。
[0007]進一步的，所述對曲軸軸頸表面進行處理，所述曲軸表面的粗糙度Ra的值要求不大於6.3 μ m。
[0008]進一步的，所述調試，其過程包括聲速和零點校驗、探頭延遲檢驗、ACG校準(角度增益校準)以及TCG校準(時間增益校準)。
[0009]進一步的，所述掃查，所述掃查，其方式為陣列探頭的扇形掃查和無需前後移動只需沿著軸頸周向機械掃查。
[0010]進一步的，所述掃查，其使用的耦合劑為機油或者是化學漿糊。
[0011]進一步的，所述掃查，其速度維持在V ( 150mm/so
[0012]本發明的有益效果是:
(1)解決了傳統工藝檢測的不足之處，可以有效地檢測出曲軸R處內部缺陷，並能夠得到缺陷的2D圖像，使檢測結果更加全面、可靠；只採用一種探頭即可對軸頸和R角處的內部缺陷進行檢測，最大限度地提高檢測可靠性和檢測效率；
(2)給生產解決質量問題提供更加全面及可靠的無損檢測數據；
(3)避免了因前期無損檢測工藝的不足，造成的成本浪費和使用的不良影響，將缺陷控制在檢測階段；
(4)操作簡單，方便高效，實用性強；
(5)本方法可以檢測軸頸內部及R角處當量尺寸Imm以上的裂紋、夾雜、氣孔等缺陷，可以方便有效地檢測出曲軸R角圓弧的內部缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的超聲相控陣檢測曲軸局部的示意圖。
[0014]其中:1是相控陣探頭，2是待檢缺陷，3是曲軸。
【具體實施方式】
[0015]以下對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本發明，凡是採用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。
[0016]實施例:如圖1所示，曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，包括以下步驟:
(1)將曲軸3的軸頸表面清理乾淨，且表面粗糙度維持在Ra< 6.3 μ m ;
(2)選擇探頭和楔塊，生產實踐中，根據不同規格的曲軸選擇相應的楔塊，保證探頭與曲軸軸頸之間的耦合，由於檢測面為曲面，為保證耦合良好，宜選擇晶片面積較小的探頭，選擇8或16陣元的一維線陣列探頭為宜，並選擇合適的楔塊；
(3)對探頭進行調試，調試的過程包括聲速和零點、延遲、靈敏度校準，ACG校準(角度增益補償)，TCG校準(時間增益校準)；
(4)根據曲軸的規格選擇掃查角度(需要避開油孔，並且能夠掃查到整個R處)；
(5)通過超聲相控陣探頭I對曲面3上的待檢缺陷2進行橫波扇形掃查；掃查位置位於連杆軸頸外表面；所述掃查的方式為平行式掃查(只需沿著軸頸作周向機械掃查)；掃查使用的耦合劑為機油；所述掃查的速度維持在150mm/s。
[0017](6)曲軸缺陷的判斷判定，一般參照GB/T11345進行。
【權利要求】
1.曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，將加有楔塊的相控陣探頭到曲軸上，其特徵在於方法步驟如下: (1)對曲軸表面進行處理； (2)選擇相控陣探頭和楔塊，楔塊使之與曲軸軸頸的曲率一致； (3)根據曲軸的參數選擇陣列探頭的檢測位置和陣列探頭的檢測角度； (4)對超聲波相控陣探頭進行調試和校準； (5)通過超聲波相控陣探頭進行掃查； (6)待檢缺陷的判定。
2.根據權利要求1所述的曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特徵在於:所述對曲軸軸頸表面進行處理，所述曲軸表面的粗糙度Ra的值要求不大於6.3 μ m。
3.根據權利要求1所述的曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特徵在於:所述調試，其過程包括聲速和零點校驗、探頭延遲檢驗、ACG校準以及TCG校準。
4.根據權利要求1所述的曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特徵在於:所述掃查，其方式為陣列探頭的扇形掃查和無需前後移動只需沿著軸頸周向機械掃查。
5.根據權利要求1所述的曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特徵在於:所述掃查，其使用的耦合劑為機油或者是化學漿糊。
6.根據權利要求1所述的曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特徵在於:所述掃查，其速度維持在150mm/s。
【文檔編號】G01N29/04GK104280459SQ201410603554
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】陸銘慧, 鄧勇, 潘文超, 劉勳豐 申請人:南昌航空大學