[發明專利]曲軸R處內部缺陷的超聲波相控陣檢測方法

在審

• 申請號: 201410603554.0
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104280459A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 陸銘慧;鄧勇;潘文超;劉勛豐
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

????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

????曲軸是發動機的主要運動部件，承受復雜的交變載荷與沖擊，很容易產生疲勞裂紋。

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，并且由于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后續工作會帶來很大的影響和隱患。

超聲相控陣技術已有近20年的發展歷史，初期主要應用于醫療領域，醫學超聲成像中。系統的復雜性，固體中波動傳播的復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。由于壓電復合材料、納秒級脈沖信號控制、數據處理分析、軟件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，逐漸應用于工業無損檢測領域。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范圍窄的不足之處。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、可實現對復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

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。

????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。

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的值要求不大于6.3μm。

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）。?

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后移動只需沿著軸頸周向機械掃查。

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。

進一步的，所述掃查，其速度維持在V≤150mm/s。

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，并能夠得到缺陷的2D圖像，使檢測結果更加全面、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。

附圖說明

圖1?為本發明的超聲相控陣檢測曲軸局部的示意圖。

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

以下對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發明，凡是采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范圍。

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：