[发明专利]一种基于磁流体耦合的旋转构件超声测试装置及测试方法

说明书

本发明提供一种基于磁流体耦合的旋转构件超声测试装置及测试方法，所述装置包括超声探头、磁场保护环、磁流体、磁流体保护罩；在水平放置的被检旋转构件上方装配有超声探头；在所述超声探头的发射超声换能器和接收超声换能器的前端均装配有磁场保护环，用于在各所述磁场保护环内产生磁场；在所述被检旋转构件的被检位置旋转的周向外侧套设有磁流体保护罩，且超声探头的所述前端穿过该磁流体保护罩壳体设置；所述磁流体保护罩与所述被检旋转构件之间形成的腔体内注满磁流体；所述磁流体是液体混合液，至少包含油性或水性液体与悬浮铁磁性颗粒。本发明所述装置实现基于磁流体耦合的旋转构件的内部服役应力的超声测试。

技术领域

本发明涉及对机械服役应力测试领域，特别是一种基于磁流体耦合的旋转构件超声测试装置及测试方法。

背景技术

超声检测是一种常见的无损检测方法，可用范围广泛、灵敏度高且具有很高的穿透性。根据其耦合方式，超声检测能够分为接触法和液浸法。其中液浸法的检测探头放置在液体耦合剂中，不与被检构件直接接触，因此能够保证稳定地发射和接收超声波，也可以尽可能减少被检测表面粗糙度对检测结果的影响，探头不与被检测表面直接接触，也减少了探头的磨损。在使用液浸法的过程中，常见的耦合剂有水、甘油等，在检测时如果被检构件为曲面，则可能发生耦合剂流失，同时长期使用可能会使被检构件表面腐蚀。

磁流体是一种不易产生沉淀，能够长期稳定存在的溶液，具有液体特性的同时也具有磁性，可以用做超声无损检测的耦合剂。磁流体中含有细小微粒，比水等耦合剂有更高的密度，能够更好地贴合被检构件的表面，同时配合检测装置，也能保证耦合层厚度一定。

被检构件常处于静止状态，但是在实际应用中，如机床主轴、飞轮、转盘、高铁轮对等，在旋转状态下的服役应力状态能够反映被检构件的安全性、稳定性等，因此具有很重要的工程意义，所以需要针对旋转运动构件的服役应力状态进行研究。

专利文献CN206876640提供了一种可空间扫描的磁流体密封局部水浸式超声检测仪，通过空间扫描单元和局部水浸式超声探伤单元组成，通过为磁感线圈通入电流，形成磁力固定磁流体，使得磁流体和被检构件表面完全接触，并形成密封圈，再将水注入磁流体密封的腔体内实现水浸检测。在该专利中，磁流体主要用作密封腔体，减少检测过程中，作为耦合剂的水的流失，此时磁流体并未作为耦合剂使用。因此根据上文对耦合剂的研究，有必要针对磁流体作为耦合剂情况，设计旋转构件的相应的检测装置和方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于磁流体耦合的旋转构件超声测试装置，包括：超声探头、磁场保护环、磁流体、磁流体保护罩；

在水平放置的被检旋转构件上方装配有超声探头；在所述超声探头的发射超声换能器和接收超声换能器的前端均装配有磁场保护环，用于在各所述磁场保护环内产生磁场；

在所述被检旋转构件的被检位置旋转的周向外侧套设有磁流体保护罩，且超声探头的所述前端穿过该磁流体保护罩壳体设置；所述磁流体保护罩与所述被检旋转构件之间形成的腔体内注满磁流体；所述磁流体是液体混合液，至少包含油性或水性液体与悬浮铁磁性颗粒。

由上，各所述磁场保护环在其内形成半封闭的磁场，使所述磁流体被吸附在所述超声探头的超声换能器表面不脱落，实现与所述超声探头的超声换能器表面紧耦合，降低超声波的传播损耗，同时所述磁流体具有液体特性，能够更好地贴合被检构件的表面；由此，在所述探头与被检旋转构件之间形成磁流体耦合。

由上，当所述被检旋转构件旋转时，所述磁流体保护罩防止所述被检旋转构件表面的磁流体的离心泄露，维持了所述磁流体的厚度和浓度，保证了旋转构件测试的准确性和稳定性。