[發(fā)明專(zhuān)利]小模數(shù)齒輪齒根殘余應(yīng)力的晶片式超聲無(wú)損檢測(cè)探頭

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410570713.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104267103A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐春廣;靳鑫;潘勤學(xué);宋文濤;劉帥;李煥新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/07
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/07;G01N29/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.本發(fā)明提出了一種齒輪齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)方法，其特征在于它包括：壓電晶片和聲楔塊組成的專(zhuān)用探頭、殘余應(yīng)力超聲無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)以及被檢測(cè)齒輪。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)方法，根據(jù)齒輪漸開(kāi)線(xiàn)的性質(zhì)進(jìn)行特殊聲楔塊角度的設(shè)計(jì)，使其滿(mǎn)足入射縱波在齒面產(chǎn)生臨界折射縱波的條件，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的聲楔塊可以激發(fā)和接收臨界折射縱波。根據(jù)齒輪特殊的結(jié)構(gòu)尺寸，選擇聲速比齒輪材料聲速慢的材料為聲楔塊材料。在楔塊設(shè)計(jì)時(shí)需要與齒輪齒面有較好的耦合，故楔塊底面要做成與齒輪齒面相吻合的漸開(kāi)線(xiàn)曲面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)方法，選擇頻率0.5～25MHz、尺寸覆蓋齒面法向投影面積大小的壓電晶片，使用導(dǎo)電膠將壓電晶片牢固地粘貼于聲楔塊上表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)方法，需要標(biāo)定出被檢測(cè)材料對(duì)應(yīng)臨界折射縱波在齒輪輪齒內(nèi)傳播時(shí)的聲彈性應(yīng)力常數(shù)K。需制定與被檢測(cè)材料相同、熱處理方式完全相同的拉伸試件，用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸并記錄不同時(shí)刻的應(yīng)力值σ_i、通過(guò)超聲應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)出不同應(yīng)力值的聲時(shí)差T_i，通過(guò)最小二乘法進(jìn)行線(xiàn)性擬合，求出在平板中的應(yīng)力常數(shù)K₀值。根據(jù)公式(2)求出材料的固有聲彈性系數(shù)k。

Σi=0i=n[σi-K0×(Ti-T0)]2=σmin2---(1)]]>

K=-2kt0---(2)]]>

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的K值的標(biāo)定，需精確測(cè)量出兩個(gè)晶片發(fā)射和接收臨界折射縱波的傳播時(shí)間t₀。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的K值的標(biāo)定，根據(jù)公式(2)、t₀、k標(biāo)定出在齒輪中的應(yīng)力常數(shù)K值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)方法，在檢測(cè)應(yīng)力時(shí)先進(jìn)行零應(yīng)力標(biāo)定，記錄零應(yīng)力波形和傳播時(shí)間t₀。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)方法，在檢測(cè)齒根殘余應(yīng)力時(shí)，通過(guò)測(cè)量有無(wú)殘余應(yīng)力波形與零應(yīng)力波形的相關(guān)對(duì)比，計(jì)算出聲時(shí)差，通過(guò)公式σ＝K×(t_i-t₀)計(jì)算出齒輪中的齒根周向殘余應(yīng)力數(shù)值。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒根殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)方法，在檢測(cè)齒根殘余應(yīng)力時(shí)，通過(guò)測(cè)量有無(wú)殘余應(yīng)力波形與零應(yīng)力波形的相關(guān)對(duì)比，計(jì)算出聲時(shí)差，通過(guò)公式σ＝K×(t_i-t₀)計(jì)算出齒輪中的齒根周向殘余應(yīng)力方向，如果是正值，則為拉伸殘余應(yīng)力，如果是負(fù)值則為壓縮殘余應(yīng)力。