[發明專利]發動機舊曲軸內部缺陷的自動化超聲波檢測方法及裝置

無效

• 申請號: 201010272402.9
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN101975821A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 董世運;徐濱士;石常亮;劉彬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.發動機舊曲軸內部缺陷的自動化超聲波檢測裝置，自動化檢測裝置包括曲軸夾具和超聲探頭夾具兩部分；曲軸夾具包括曲軸轉動驅動電機(1)、三腳夾盤(4)、頂尖裝置(6)、頭架(3)、機座(2)、給水箱(22)和軟管(23)；頭架(3)固定在機座(2)上，曲軸轉動驅動電機(1)固定在頭架(3)的一側，三腳夾盤(4)固定在頭架(3)的另一側，頂尖裝置(6)在機座(2)的滑道上，曲軸(5)在三腳夾盤(4)和頂尖裝置(6)之間，曲軸(5)的小頭端通過三腳夾盤(4)固定，曲軸(5)的大頭端通過頂尖裝置(6)支撐，給水箱(22)放置在曲軸夾具的一側，輸水軟管(23)的一端連接在給水箱(22)上，輸水軟管(23)的另一端位于超聲探頭夾具的正上方；超聲探頭夾具包括上探頭套(7)、下探頭套(8)、定位滑塊(20)、拉力彈簧(19)、底座(11)、懸臂梁(13)、探頭固定殼(14)、壓緊螺栓(15)及壓緊彈簧(16)；上探頭套(7)和下探頭套(8)均為半圓環，上探頭套(7)和下探頭套(8)的一端利用合葉式的銷柱(9)進行連接，另一端用鎖緊螺栓(10)連接，在上探頭套(7)的正上方開有一個探頭定位槽(18)，探頭定位槽(18)穿透上探頭套(7)；有凹型槽的底座(11)通過螺栓固定在上探頭套(7)靠近合葉連接的一側，懸臂梁(13)為一段彎曲的梁，曲率與上探頭套(7)相同，固定超聲探頭(26)的探頭固定殼(14)的形狀與超聲探頭(26)相同，懸臂梁(13)的一端通過螺栓(12)與底座(11)連接，懸臂梁(13)的另一端通過定位銷(17)與探頭固定殼(14)連接；探頭固定殼(14)位于探頭定位槽(18)中，壓緊螺栓(15)通過螺栓孔穿過懸臂梁(13)，探頭固定殼(14)和壓緊螺栓(15)利用壓緊彈簧(16)連接，拉力彈簧(19)的一端與下探頭套(8)的正下方相連，拉力彈簧(19)的另一端與定位滑塊(20)相連。

2.應用權利要求1所述發動機舊曲軸內部缺陷的自動化超聲波檢測裝置進行檢測的方法，其特征在于，針對發動機舊曲軸內部缺陷的自動化超聲波檢測步驟如下：

1、首先，根據曲軸材料和尺寸選擇探頭頻率為2.5MHz～5MHz、晶片尺寸9mm×9mm、前傾角γ為45°～75°、側傾角φ為10°～30°范圍內的曲面單晶雙斜探頭，超聲探頭(26)下表面弧度與曲軸主軸頸曲率相同；其次，采用本發明設計的曲軸探頭校準試塊對探頭的實際前傾角β、實際側傾角β′、探頭零點及曲軸的材料聲速進行校準；然后，將曲軸(5)和超聲探頭(26)裝配到檢測裝置上，調整好相對位置，并通過給水箱(22)和輸水軟管(23)在待檢曲軸軸頸表面滴入水作為耦合劑；最后，同時啟動檢測裝置旋轉按鈕和超聲檢測儀器，對曲軸的軸頸(24)內部和處于軸頸(24)及曲臂(25)之間的R角內部的缺陷進行檢測；

自動化檢測舊曲軸時，將上探頭套(7)和下探頭套(8)打開，套在待檢的曲軸軸頸上，擰緊鎖緊螺栓(10)；然后，將定位滑塊(20)沿著機座(2)上的燕尾槽邊緣滑動，當上探頭套(7)、下探頭套(8)、拉力彈簧(19)和定位滑塊(20)的中心線在一條直線時，擰緊定位螺栓(21)固定定位滑塊(20)；然后，將超聲探頭放入探頭固定殼(14)中，調整懸臂梁(13)與底座(11)的角度，使得超聲探頭能夠放入探頭定位槽(18)中，當壓緊彈簧(16)可以給超聲探頭提供一定的壓力時，擰緊螺栓(12)；最后，通過壓緊螺栓(15)調節壓力使得超聲探頭與曲軸軸頸表面緊密接觸以便進行檢測。

2、根據權利要求1所述的針對發動機舊曲軸內部缺陷的自動化超聲波檢測方法及檢測裝置，其特征在于，所述的曲軸探頭校準試塊的加工過程如下：首先選取材質與曲軸材質相同的半球形試塊坯料，球面半徑與主軸頸半徑相同；將半球形試塊坯料的圓形平面向上、球面向下放置，平行于圓形平面對球面進行切削，得到校準試塊的底面；在圓形平面上任取一條過圓心的直線為中心線，在圓形平面上中心線兩側選取兩條與中心線平行的直線，與中心線的距離相同，沿著兩條平行線垂直向下切削，得到校準試塊的兩個側面；在圓形平面上取垂直于中心線并且過圓心的直線為基準線，然后，延著基準線將上表面磨削出一段頂端曲面，使得該曲面弧度與曲軸連桿軸頸表面曲率相同；再沿著與頂端曲面兩側相切的方向將試塊的圓形平面切出兩個側平面；最后，將整個試塊表面進行精磨，使其粗糙度達到0.5～2μm。

3、根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述的曲軸超聲探頭校準方法及步驟如下：首先，將超聲檢測儀器設置成單探頭模式，再將超聲探頭耦合在校準試塊的頂端曲面上，沿著基準線方向移動探頭，找到最大回波，固定探頭位置；然后，調整儀器增益值，使其顯示出三次回波；采用雙閘門形式，分別套住一次回波和二次回波；調整聲速使二次回波與一次回波的聲程差為球面直徑，然后調整探頭零點使一次回波聲程值為球面半徑，這樣就可以確定材料聲速、探頭零點和增益；最后，將儀器設置成雙探頭模式，另用一小直徑凹面直探頭在試塊的球面上進行掃查，找到最大回波，記下此時探頭的位置，再根據幾何尺寸算出探頭的前傾角γ和側傾角φ在試塊內的折射角β角和β′角。