[發(fā)明專利]發(fā)動(dòng)機(jī)舊曲軸內(nèi)部缺陷的自動(dòng)化超聲波檢測(cè)方法及裝置

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101975821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董世運(yùn);徐濱士;石常亮;劉彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/30
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)舊曲軸內(nèi)部缺陷的自動(dòng)化超聲波檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)，保護(hù)地球環(huán)境、保持社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展已成為世界共同關(guān)心的話題。采用先進(jìn)的再制造工程技術(shù)對(duì)發(fā)生疲勞的機(jī)械零件進(jìn)行修復(fù)，使其質(zhì)量和性能達(dá)到或超過(guò)新品，是廢舊設(shè)備升級(jí)改造的有效途徑，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和發(fā)展“低碳”經(jīng)濟(jì)的要求。而發(fā)動(dòng)機(jī)再制造是再制造工程中最典型的應(yīng)用實(shí)例，曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件，承受復(fù)雜的交變載荷與沖擊，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，很容易產(chǎn)生疲勞裂紋。在再制造前若沒(méi)有對(duì)廢舊曲軸的內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，則不能保證再制造后曲軸的使用安全性能，因此，檢測(cè)再制造前廢舊曲軸的內(nèi)部質(zhì)量對(duì)曲軸的再制造具有重要意義。

目前，曲軸的檢測(cè)多采用超聲波檢測(cè)方法，但廢舊曲軸由于在軸頸上具有通油孔，并且在曲柄和軸頸間存在R角，常規(guī)超聲波檢測(cè)方法需要更換多個(gè)檢測(cè)探頭，且很容易漏檢和誤判。例如無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10554.2-2006(球墨鑄鐵曲軸的檢測(cè))中規(guī)定采用雙晶聚焦曲軸探頭檢測(cè)R角處缺陷，采用凹面直探頭檢測(cè)軸頸內(nèi)部缺陷，而曲柄內(nèi)部缺陷則采用普通直探頭檢測(cè)，這種檢測(cè)方法需要更換多個(gè)探頭，而且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程都是手動(dòng)進(jìn)行，人為因素影響較大，勢(shì)必會(huì)降低檢測(cè)效率和檢測(cè)精度。在這種情況下，研發(fā)針對(duì)再制造前舊曲軸內(nèi)部質(zhì)量的超聲波檢測(cè)方法及其檢測(cè)裝置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和緊迫性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)舊曲軸內(nèi)部缺陷的自動(dòng)化超聲波檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置，用以解決目前曲軸常規(guī)超聲波檢測(cè)方法檢測(cè)效率低，容易漏檢和誤檢的問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)舊曲軸內(nèi)部缺陷的自動(dòng)化超聲波檢測(cè)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(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三腳夾盤、頂尖裝置、頭架、機(jī)座、給水箱和軟管；頭架固定在機(jī)座上，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在頭架的一側(cè)，三腳夾盤固定在頭架的另一側(cè)，頂尖裝置在機(jī)座的滑道上，曲軸在三腳夾盤和頂尖裝置之間，曲軸的小頭端通過(guò)三腳夾盤固定，曲軸的大頭端通過(guò)頂尖裝置支撐，給水箱放置在曲軸夾具的一側(cè)，輸水軟管的一端連接在給水箱上，輸水軟管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、下探頭套、定位滑塊、拉力彈簧、底座、懸臂梁、探頭固定殼、壓緊螺栓及壓緊彈簧；上探頭套和下探頭套均為半圓環(huán)，上探頭套和下探頭套的一端利用合葉式的銷柱進(jìn)行連接，另一端用鎖緊螺栓連接，在上探頭套的正上方開(kāi)有一個(gè)探頭定位槽，探頭定位槽穿透上探頭套；有凹型槽的底座通過(guò)螺栓固定在上探頭套靠近合葉連接的一側(cè)，懸臂梁為一段彎曲的梁，曲率與上探頭套相同，固定超聲探頭的探頭固定殼的形狀與超聲探頭相同，懸臂梁的一端通過(guò)螺栓與底座連接，懸臂梁的另一端通過(guò)定位銷與探頭固定殼連接；探頭固定殼位于探頭定位槽中，壓緊螺栓通過(guò)螺栓孔穿過(guò)懸臂梁，探頭固定殼和壓緊螺栓利用壓緊彈簧連接，拉力彈簧的一端與下探頭套的正下方相連，拉力彈簧的另一端與定位滑塊相連。

針對(duì)再制造前舊發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其自動(dòng)化超聲檢測(cè)方法分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：

步驟一、根據(jù)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(cè)傾角φ為10°～30°范圍內(nèi)的曲面單晶雙斜探頭，探頭下表面弧度與曲軸主軸頸曲率相同。其中，單晶雙斜探頭是指在普通斜探頭的基礎(chǔ)上增加一個(gè)側(cè)向傾角，使超聲波向側(cè)前方發(fā)射，這樣能有效避免通油孔和R角對(duì)超聲波的阻擋，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸頸和R角處缺陷的檢測(cè)。

步驟二、由于曲軸探頭是斜向前發(fā)射聲波且曲軸表面是曲面，所以普通的探頭校準(zhǔn)試塊無(wú)法對(duì)該探頭進(jìn)行校準(zhǔn)，需采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的曲軸探頭校準(zhǔn)試塊對(duì)探頭的實(shí)際前傾角β、實(shí)際側(cè)傾角β′、探頭零點(diǎn)及曲軸的材料聲速進(jìn)行校準(zhǔn)。曲軸探頭校準(zhǔn)試塊的加工過(guò)程如下：首先選取材質(zhì)與曲軸材質(zhì)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(duì)球面進(jìn)行切削，得到校準(zhǔn)試塊的底面，底面與圓形平面的距離比球面半徑小5～10mm；在圓形平面上任取一條過(guò)圓心的直線為中心線，在圓形平面上中心線兩側(cè)選取兩條與中心線平行的直線，與中心線的距離相同，比球面半徑小5～15mm，沿著兩條平行線垂直向下切削，得到校準(zhǔn)試塊的兩個(gè)側(cè)面；在圓形平面上取垂直于中心線并且過(guò)圓心的直線為基準(zhǔn)線，然后，延著基準(zhǔn)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(cè)相切的方向?qū)⒃噳K的圓形平面切出兩個(gè)側(cè)平面；最后，將整個(gè)試塊表面進(jìn)行精磨，使其粗糙度達(dá)到0.5～2μm。