[发明专利]曲轴R处内部缺陷的超声波相控阵检测方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种超声波相控阵检测方法，具体涉及一种针对曲轴R处内部缺陷的超声波相控阵检测方法。

背景技术

    曲轴是发动机的主要运动部件，承受复杂的交变载荷与冲击，很容易产生疲劳裂纹。

传统的曲轴R处内部缺陷的无损检测工艺为常规超声横波斜探头检测。在实际生产过程中发现传统的检测方法并不能将曲轴缺陷全部检出，例如垂直于检测面（或与检测面成一定角度）的内部片状缺陷，特殊位置缺陷（指R圆弧内部缺陷）等，按照常规超声检测方法需要更换多个检测探头，并且由于轴颈较短导致无法放置探头，因此很容易产生漏检和误判。这些漏检的缺陷对曲轴的质量和后续工作会带来很大的影响和隐患。

超声相控阵技术已有近20年的发展历史，初期主要应用于医疗领域，医学超声成像中。系统的复杂性，固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因，使其在工业无损检测中的应用受到限制。近年来，超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越吸引人们的重视。由于压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、数据处理分析、软件技术和计算机模拟等多种高端新技术在超声相控阵成像领域中的综合应用，使得超声相控阵检测技术得以快速发展，逐渐应用于工业无损检测领域。超声相控阵检测系统是通过电子技术来控制声束的扫查方向和聚焦深度，可以实现同一个探头来检测不同壁厚、不同材质、不同形状工件的检测任务，克服了常规多探头自动超声检测系统调整难度大和探头适应范围窄的不足之处。超声波相控阵具有许多优点： 1、可以检测难以接近的部位；2、检测速度更快，检测灵活性更强，缺陷定位准确，检测灵敏度高；3、检测结果直观，可实现实时成像显示；4、可实现对复杂结构件和盲区缺陷位置的检测；6、通过局部晶片单元组合对声场控制，可实现高速电子扫描，对试件进行高速，全方位和多角度检测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了曲轴R处的相控阵检测方法，在曲轴无损检测传统工艺的基础上，将加有合适楔块的具有自动偏转和聚焦的一维线阵探头的相控阵检测方法应用到曲轴检测上。

    本发明的技术方案是：曲轴R处内部缺陷的超声波相控阵检测方法，其特征在于：使用的相控阵阵列探头具有电子扫查，无需前后移动就可以对曲轴的R处进行有效的扫查；其超声相控阵检测包括以下步骤：

（1）对曲轴表面进行处理使之达到相关标准的要求；

（2）选择合适的相控阵探头和楔块，楔块使之与曲轴轴颈的曲率一致；

（3）根据曲轴的参数选择阵列探头的检测位置和阵列探头的检测角度；

（4）对超声相控阵探头进行调试和校准；

（5）通过超声波相控阵探头对R处进行扫查；

（6）曲轴待检缺陷的判定，参照相应的标准。

进一步的，所述对曲轴轴颈表面进行处理，所述曲轴表面的粗糙度Ra的值要求不大于6.3μm。

进一步的，所述调试，其过程包括声速和零点校验、探头延迟检验、ACG校准（角度增益校准）以及TCG校准（时间增益校准）。 

进一步的，所述扫查，所述扫查，其方式为阵列探头的扇形扫查和无需前后移动只需沿着轴颈周向机械扫查。

进一步的，所述扫查，其使用的耦合剂为机油或者是化学浆糊。

进一步的，所述扫查，其速度维持在V≤150mm/s。

本发明的有益效果是：

（1）解决了传统工艺检测的不足之处，可以有效地检测出曲轴R处内部缺陷，并能够得到缺陷的2D图像，使检测结果更加全面、可靠；只采用一种探头即可对轴颈和R角处的内部缺陷进行检测，最大限度地提高检测可靠性和检测效率；

（2）给生产解决质量问题提供更加全面及可靠的无损检测数据；

（3）避免了因前期无损检测工艺的不足，造成的成本浪费和使用的不良影响，将缺陷控制在检测阶段；

（4）操作简单，方便高效，实用性强；

（5）本方法可以检测轴颈内部及R角处当量尺寸1mm以上的裂纹、夹杂、气孔等缺陷，可以方便有效地检测出曲轴R角圆弧的内部缺陷。

附图说明

图1 为本发明的超声相控阵检测曲轴局部的示意图。

其中：1是相控阵探头，2是待检缺陷，3是曲轴。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

实施例：如图1所示，曲轴R处内部缺陷的超声波相控阵检测方法，包括以下步骤：