[发明专利]超声波检测柱塞弹簧表面缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械零件的探伤方法，尤其涉及一种利用超声波探测机械零件表面缺陷的方法。

背景技术：柱塞弹簧是发动机柱塞式燃油泵的一个重要零件，工作中要承受每分钟数千次的高负荷压缩。由于弹簧钢丝所承受的高频交变剪切应力和扭转应力主要集中在表面，因此柱塞弹簧表面若存在浅而宽的坑点状缺陷则容易形成应力集中而导致疲劳断裂。目前，采用磁粉探伤或渗透探伤很难发现这类浅而宽的坑点状缺陷，只能利用放大镜通过目测的方式来进行检测判断；不仅效率低、劳动强度大，而且还存在可靠性差、容易漏检等缺陷。

发明内容：为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种超声波检测柱塞弹簧表面缺陷的方法，利用该方法能够准确、快速发现存在于柱塞弹簧表面的浅坑类缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是用超声波探测仪的探头分别对柱塞弹簧的两端面进行扫查，将两次反射波的波峰高度平均值与标准波峰高度进行比较，若所述波峰高度平均值≥所述标准波峰高度则表明柱塞弹簧表面存在缺陷；然后根据两次反射波在显示器上的水平距离确定缺陷位置。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，利用探头发出的纵波在弹簧的两端面发生波形转换；产生的超声表面波沿弹簧表面传播并遇到坑点类缺陷时，部分超声波会被反射回来而被探头接收，从而在显示器上反映出来；根据反射波的波峰高度以及横坐标即可准确判断出缺陷大小和所存在的位置。本发明解决了普通无损探伤方法不能检测弹簧表面坑点类缺陷的问题，具有操作简单方便、效率高、劳动强度小、准确可靠等优点。生产实践证明，利用本发明方法检测的数十万个柱塞弹簧在试车和使用过程中均为发生因表面坑点类缺陷而发生断裂等现象。

具体实施方式：下面以外径为11㎜、钢丝直径为1.4㎜、总圈数为23圈的柱塞弹簧为具体的实施例对本发明作进一步说明，具体步骤如下：

1）用洛氏硬度计在柱塞弹簧总圈数的二分之一处压出一个深度为0.034±0.003㎜、直径为0.24±0.02㎜的浅坑，得标准试件弹簧；

2）选用入射角为62°、晶片为4×7㎜、频率为5MH_Z的超声波探测仪探头分别对上述标准试件弹簧的两端面进行扫查；

3）调整反射波的水平距离（即横坐标），使反射波形位于显示器的中间位置；然后调整超声波探测仪的增益，以小的那个反射波峰来确定灵敏度，使大的那个反射波峰缩小到40%；

4）算出两次反射波的波峰高度平均值，即得标准波峰高度；

5）用上述超声波探测仪探头分别对上述规格的柱塞弹簧（工件）的两端面进行扫查，并算出两次反射波的波峰高度平均值；将该波峰高度平均值与所述标准波峰高度进行比较，若所述波峰高度平均值≥标准波峰高度则表明柱塞弹簧表面存在缺陷，反之则可判定合格；

6）根据两次反射波在显示器上的水平距离即可确定缺陷位置。

在上述实施例中，选用入射角为62°、晶片为4×7㎜、频率为5MH_Z的超声波探测仪探头能够达到最佳的灵敏度和信噪比组合。对于其它规格的弹簧则应根据试验对比来选择合适的探头。标准试件弹簧上浅坑的大小应当根据工件（柱塞弹簧）在单位之间内因疲劳而发生断裂的最小表面缺陷尺寸来确定。