曲軸r處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，在曲軸無損檢測傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，將加有合適楔塊的具有自動偏轉(zhuǎn)和聚焦的一維線陣探頭的相控陣檢測方法應(yīng)用到曲軸檢測上。本發(fā)明的有益效果是解決了傳統(tǒng)工藝檢測的不足之處，本方法只采用一種探頭即可對軸頸和R角處的內(nèi)部缺陷進(jìn)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(nèi)部及R角處當(dāng)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(nèi)部缺陷。
【專利說明】曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]曲軸是發(fā)動機的主要運動部件，承受復(fù)雜的交變載荷與沖擊，很容易產(chǎn)生疲勞裂紋。
[0003]傳統(tǒng)的曲軸R處內(nèi)部缺陷的無損檢測工藝為常規(guī)超聲橫波斜探頭檢測。在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的檢測方法并不能將曲軸缺陷全部檢出，例如垂直于檢測面(或與檢測面成一定角度)的內(nèi)部片狀缺陷，特殊位置缺陷(指R圓弧內(nèi)部缺陷)等，按照常規(guī)超聲檢測方法需要更換多個檢測探頭，并且由于軸頸較短導(dǎo)致無法放置探頭，因此很容易產(chǎn)生漏檢和誤判。這些漏檢的缺陷對曲軸的質(zhì)量和后續(xù)工作會帶來很大的影響和隱患。
[0004]超聲相控陣技術(shù)已有近20年的發(fā)展歷史，初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)超聲成像中。系統(tǒng)的復(fù)雜性，固體中波動傳播的復(fù)雜性及成本費用高等原因，使其在工業(yè)無損檢測中的應(yīng)用受到限制。近年來，超聲相控陣技術(shù)以其靈活的聲束偏轉(zhuǎn)及聚焦性能越來越吸引人們的重視。由于壓電復(fù)合材料、納秒級脈沖信號控制、數(shù)據(jù)處理分析、軟件技術(shù)和計算機模擬等多種高端新技術(shù)在超聲相控陣成像領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用，使得超聲相控陣檢測技術(shù)得以快速發(fā)展，逐漸應(yīng)用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域。超聲相控陣檢測系統(tǒng)是通過電子技術(shù)來控制聲束的掃查方向和聚焦深度，可以實現(xiàn)同一個探頭來檢測不同壁厚、不同材質(zhì)、不同形狀工件的檢測任務(wù)，克服了常規(guī)多探頭自動超聲檢測系統(tǒng)調(diào)整難度大和探頭適應(yīng)范圍窄的不足之處。超聲波相控陣具有許多優(yōu)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(zhǔn)確，檢測靈敏度高；3、檢測結(jié)果直觀，可實現(xiàn)實時成像顯示；4、可實現(xiàn)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和盲區(qū)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(xiàn)高速電子掃描，對試件進(jìn)行高速，全方位和多角度檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，將加有合適楔塊的具有自動偏轉(zhuǎn)和聚焦的一維線陣探頭的相控陣檢測方法應(yīng)用到曲軸檢測上。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特征在于:使用的相控陣陣列探頭具有電子掃查，無需前后移動就可以對曲軸的R處進(jìn)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(jìn)行處理使之達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(jù)曲軸的參數(shù)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(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)； (5)通過超聲波相控陣探頭對R處進(jìn)行掃查；
(6)曲軸待檢缺陷的判定,參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]進(jìn)一步的，所述對曲軸軸頸表面進(jìn)行處理，所述曲軸表面的粗糙度Ra的值要求不大于6.3 μ m。
[0008]進(jìn)一步的，所述調(diào)試，其過程包括聲速和零點校驗、探頭延遲檢驗、ACG校準(zhǔn)(角度增益校準(zhǔn))以及TCG校準(zhǔn)(時間增益校準(zhǔn))。
[0009]進(jìn)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后移動只需沿著軸頸周向機械掃查。
[0010]進(jìn)一步的，所述掃查，其使用的耦合劑為機油或者是化學(xué)漿糊。
[0011]進(jìn)一步的，所述掃查，其速度維持在V ( 150mm/so
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
(1)解決了傳統(tǒng)工藝檢測的不足之處，可以有效地檢測出曲軸R處內(nèi)部缺陷，并能夠得到缺陷的2D圖像，使檢測結(jié)果更加全面、可靠；只采用一種探頭即可對軸頸和R角處的內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，最大限度地提高檢測可靠性和檢測效率；
(2)給生產(chǎn)解決質(zhì)量問題提供更加全面及可靠的無損檢測數(shù)據(jù)；
(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(nèi)部及R角處當(dāng)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(nèi)部缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)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(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]實施例:如圖1所示，曲軸R處內(nèi)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的軸頸表面清理干凈，且表面粗糙度維持在Ra< 6.3 μ m ;
(2)選擇探頭和楔塊，生產(chǎn)實踐中，根據(jù)不同規(guī)格的曲軸選擇相應(yīng)的楔塊，保證探頭與曲軸軸頸之間的耦合，由于檢測面為曲面，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，并選擇合適的楔塊；
(3)對探頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的過程包括聲速和零點、延遲、靈敏度校準(zhǔn)，ACG校準(zhǔn)(角度增益補償)，TCG校準(zhǔn)(時間增益校準(zhǔn))；
(4)根據(jù)曲軸的規(guī)格選擇掃查角度(需要避開油孔，并且能夠掃查到整個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(jìn)行橫波扇形掃查；掃查位置位于連桿軸頸外表面；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(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.曲軸R處內(nèi)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，其特征在于方法步驟如下: (1)對曲軸表面進(jìn)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(jù)曲軸的參數(shù)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(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)； (5)通過超聲波相控陣探頭進(jìn)行掃查； (6)待檢缺陷的判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特征在于:所述對曲軸軸頸表面進(jìn)行處理，所述曲軸表面的粗糙度Ra的值要求不大于6.3 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特征在于:所述調(diào)試，其過程包括聲速和零點校驗、探頭延遲檢驗、ACG校準(zhǔn)以及TCG校準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特征在于:所述掃查，其方式為陣列探頭的扇形掃查和無需前后移動只需沿著軸頸周向機械掃查。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特征在于:所述掃查，其使用的耦合劑為機油或者是化學(xué)漿糊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸R處內(nèi)部缺陷的超聲波相控陣檢測方法，其特征在于: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(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】陸銘慧, 鄧勇, 潘文超, 劉勛豐 申請人:南昌航空大學(xué)