[发明专利]一种柱塞弹簧的超声波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对柱塞弹簧的无损检测。

背景技术

柱塞弹簧的材料是1Cr18Ni9(非铁磁性材料)，无法进行磁粉探伤检测。而用水洗型荧光渗透检测，也只能检测到表面开口缺陷，无法检测到近表面缺陷。开展超声波检测工作，利用超声表面波检测。因为表面波在固体中传播过程中的穿透深度约为两个波长，可以检测表面和近表面缺陷，缺陷的定位是根据缺陷回波在荧光屏时基线刻度上的位置来确定缺陷至探头端面的距离。

美国1954年材料杂志曾报导过“超声瑞利表面波检查弹簧淬火裂纹”，1975年在北京举办的德国工业展览会上曾有人提出过“用超声瑞利表面波检查柱塞弹簧横向缺陷”，但其也只限于方法探讨，应用情况并无详细资料证实。1976年，庆安公司(114厂)的陈明德等技术人员也曾尝试“超声瑞利表面波检查柱塞弹簧缺陷”。西安113厂正在开展用超声瑞利表面波检查柱塞弹簧缺陷，其采用对比的方法(与一件中心有伤口的柱塞弹簧标准样件进行对比)，由于其标样不全面，所以检测结果就不准确，导致合格率低。

发明内容

一种柱塞弹簧的超声波检测方法，包括如下步骤：

步骤一、选择仪器及探头

超声波检测仪器应有大的发射强度、高的灵敏度及良好的水平线性和垂直线性；探头应具有小的杂波占宽，良好的指向性，高的灵敏度；

步骤二、确定验收标准

确定柱塞弹簧人工伤口深度应不超过0.06mm；

步骤三、制作对比试样

按正常柱塞弹簧的加工工艺加工，在湿吹砂前工序选择5～7个标准柱塞弹簧，用来制作对比试样，将柱塞弹簧装在芯轴上，然后置于V型铁上，使用表面维氏硬度计分别在柱塞弹簧第3、5、6、7、8圈处打一个“伤口”；

步骤四、制作DAC标准曲线

在进行超声波检测的过程中，根据对柱塞弹簧对比试样不同位置人工伤口的反射波峰定点，在超声波检测仪的荧光屏上显示不同峰值，在距离—波幅坐标上确定5点后，将其5点连成曲线，即为柱塞弹簧DAC标准曲线；

步骤五、检测

将超声波探检测仪开机预热10min，然后调出柱塞弹簧标准DAC曲线，探头放到柱塞弹簧支承平面上稍用力压紧，保证充分接触，然后前后缓慢移动，同时在一定范围内左右摆动，探头每次在柱塞弹簧支承平面上接触的时间不少于2s；在每个柱塞弹簧两端的支承平面上各检测一次；

步骤六、评定

柱塞弹簧两端面的伤波显示均不超出DAC曲线的为合格柱塞弹簧，对于检测时没有底波出现的柱塞弹簧一律判废；

步骤七、记录

将单项检测结果直接存储编号，累计输出并汇总储存。

具体实施方式

仪器及探头的选择

由于柱塞弹簧钢丝较细(直径Φ2.0mm)，展开长度较长(约1000mm)，柱塞弹簧内径Φ13.2mm、高77.3mm，柱塞弹簧两端的磨平部分较小，这对超声波仪器及探头都提出了严格的要求。超声波检测仪器应有大的发射强度、高的灵敏度及良好的水平线性和垂直线性。探头应具有小的杂波占宽，良好的指向性，高的灵敏度等。我们选择的超声波检测仪是CTS-3020。检测RZB-1柱塞弹簧的探头是2.5Z6×6BMW。

确定验收标准

依据涡扇九机用材料标准，其要求钢丝表面应光滑、洁净、不得有裂纹、折迭、结疤、起刺等有害缺陷。允许有局部划伤和麻点，但其深度不超过直径公差之半。考虑到在加工工艺中有活性氮化前的湿吹砂工序，所以理论确定缺陷深度应不超过0.05mm。经过大量的疲劳试验等，最后确定柱塞弹簧人工“伤口”深度应不超过0.06mm，并以此作为验收标准。

制作对比试样

选用进口抛光料，按正常柱塞弹簧的加工工艺加工，在湿吹砂前工序选择表面及端面光度最好、结构最标准的柱塞弹簧(5～7个或更多)，用来制作对比试样。

将柱塞弹簧装在芯轴上，然后置于V型铁上，使用表面维氏硬度计分别在柱塞弹簧第3、5、6、7、8圈处打一个“伤口”。在硬度计参数：X值50公斤、倍数20X时，打下“伤口”对角线尺寸(平均尺寸)约为0.403mm，经推算确定其“伤口”深度为0.059mm约0.06mm，符合标准要求尺寸。

制作DAC曲线

在进行超声波检测的过程中，由于同一深度的“伤口”在不同位置(不同圈上)，所显示的波形并不一样高。对柱塞弹簧来说，只采用在柱塞弹簧正中心位置(或其他一处)打人工“伤口”作为标准是不全面的。