專利名稱：巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承的檢測(cè)方法，尤其涉及一種巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
巴氏合金軸承常應(yīng)用于各類鼓風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、水泵等高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備中。通常設(shè)備高 速旋轉(zhuǎn)軸在增高油壓作用下將軸浮起，在軸與軸承間形成一層連續(xù)的油膜，并處于液體磨 擦狀態(tài)下運(yùn)行。 一旦連續(xù)油膜破壞，引起軸承過熱，將會(huì)導(dǎo)致軸承的巴氏合金局部熔化或脫 落，即所謂"燒瓦"，將會(huì)造成停機(jī)或設(shè)備嚴(yán)重?fù)p毀，帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。軸承表面的巴氏 合金是以一定溫度熔化成液體后，用鑄造法使巴氏合金焊著在鋼質(zhì)的軸承表面上，再經(jīng)加 工后完成。在巴氏合金和鋼質(zhì)軸承的焊合過程中，當(dāng)軸承鋼瓦座表面有銹蝕、油泥或其它的 污物時(shí)將會(huì)造成液態(tài)巴氏合金與鋼瓦座表面浸潤(rùn)不良，造成結(jié)合不好，或產(chǎn)生氣孔；如焊合 溫度不夠，造成巴氏合金和鋼瓦座的接合處開脫，因此質(zhì)量存在問題的巴氏合金軸承對(duì)設(shè) 備同樣存在安全隱患。為掌握巴氏合金與鋼質(zhì)軸承的焊合效果，對(duì)巴氏合金焊合層進(jìn)行檢 測(cè)是非常必要的。 巴氏合金軸承是不同金屬的結(jié)合，氣孔、開脫等缺陷無法用肉眼或表面探傷方法 來檢測(cè)。由于檢測(cè)條件的特殊性，常規(guī)的無損探傷方法無法檢測(cè)。因此通常采用滲透探傷 法對(duì)表面進(jìn)行檢測(cè)。該方法首先對(duì)軸承表面進(jìn)行清洗，保證檢測(cè)面上沒有影響滲透檢測(cè)的 各種油污等；然后對(duì)被檢部位進(jìn)行滲透，且保證被檢部位完全被滲透劑覆蓋且在整個(gè)滲透 時(shí)間內(nèi)保持潤(rùn)濕狀態(tài)；去除工件表面多余的滲透劑，既要防止過渡去除使檢測(cè)質(zhì)量下降又 要防止去除不足造成缺陷顯示識(shí)別困難；施加顯像劑，將顯像劑均勻地噴灑在整個(gè)被檢表 面上；觀察被檢工件表面是否有缺陷；檢測(cè)完畢后進(jìn)行清洗，去除對(duì)使用或工件材料有害 的殘留物。該檢測(cè)方法只能對(duì)工件表面的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，不能檢測(cè)結(jié)合層的情況；檢測(cè)過程 對(duì)環(huán)境有污染，大多滲透探傷劑對(duì)環(huán)境有影響；整個(gè)檢測(cè)過程中對(duì)環(huán)境溫度要求較高，需控 制在10°C 50°C ;對(duì)檢測(cè)工件的表面清潔度要求較高，不得有銹蝕、油污等；清洗以及觀察 檢測(cè)需要時(shí)間較長(zhǎng)，檢測(cè)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法，使用本方 法可方便、快捷地檢測(cè)巴氏合金軸承的結(jié)合層，避免了傳統(tǒng)檢測(cè)方法對(duì)環(huán)境的污染，提高了 檢測(cè)效率。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法包括如下步驟
步驟一、選用高精度、高靈敏度的數(shù)顯探傷儀，所述探傷儀電噪聲< 10%、水平線 性誤差《1%、垂直線性誤差《4%，且波形信號(hào)穩(wěn)定，具有100dB以上的連續(xù)可調(diào)衰減器， 可存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)便于跟蹤檢測(cè)； 步驟二、制作頻率為10MHz-15MHz的高頻激波探頭，所述高頻激波為短聲波脈沖， 其聲波能量集中于500mm聲程范圍內(nèi)，波長(zhǎng)為普通探頭波長(zhǎng)的一半，因此高頻激波探頭具有相當(dāng)高的衰減和寬帶沖擊波，可以產(chǎn)生非常短的聲波脈沖，并可區(qū)分簡(jiǎn)單的單個(gè)缺陷和 缺陷區(qū)域，所述探頭外徑是10毫米、聲阻抗值為27X 106Kg/m2. s_35X 106Kg/m2. s，所述探頭 頭部是可更換的軟膜； 步驟三、將制作的探頭連接至所選用的數(shù)顯探傷儀，以被測(cè)軸承軸瓦底部無缺陷 處為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)探傷儀靈敏度，將探傷儀的界面波調(diào)到滿幅的40%波高，將底波調(diào)到滿幅的 80%波高，并以此作為探傷起始靈敏度； 步驟四、對(duì)巴氏合金軸承檢測(cè)，將所述探頭在軸承的巴氏合金凹弧面上作有規(guī)律 的平行移動(dòng)掃查，監(jiān)視所述探傷儀熒光屏，當(dāng)熒光屏顯示只有來自巴氏合金軸承鋼質(zhì)底部 的反射回波和設(shè)定的界面波時(shí)，軸承的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦粘合完好；當(dāng)熒光屏上除了反 射回波和界面波，在反射回波與界面波之間還出現(xiàn)異常信號(hào)波形時(shí)，說明探頭所在位置的 巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合存在缺陷； 步驟五、記錄并存儲(chǔ)異常信號(hào)波形出現(xiàn)時(shí)所述探頭所在軸承的位置和異常信號(hào)波 形，當(dāng)異常信號(hào)波形高度大于探傷儀底波高度時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合不佳，當(dāng) 底波完全消失即底波高度《5%滿幅，且只出現(xiàn)界面波時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦根本沒
有結(jié)合。 由于本發(fā)明巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法采用了上述技術(shù)方案，即選擇合適的探 傷儀，制作一種軟膜、高頻、小直徑的探頭與所選定的探傷儀結(jié)合，以軸承的軸瓦底部無缺 陷處為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)探傷儀檢測(cè)靈敏度，將探頭于軸承的巴氏合金凹弧面上作有規(guī)律的平行移 動(dòng)掃查，監(jiān)測(cè)探傷儀熒光屏顯示波形。當(dāng)探傷儀熒光屏出現(xiàn)異常信號(hào)波形時(shí)，判定探頭所在 位置的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合存在缺陷，而當(dāng)探傷儀底波完全消失，且只出現(xiàn)界面波 時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦根本沒有結(jié)合。使用本方法可方便、快捷地檢測(cè)巴氏合金軸承 的結(jié)合層，避免了傳統(tǒng)檢測(cè)方法對(duì)環(huán)境的污染，提高了檢測(cè)效率。
具體實(shí)施例方式
巴氏合金軸承是不同金屬間的結(jié)合，結(jié)合層氣孔、結(jié)合不良等缺陷無法用肉眼或 表面探傷方法來檢測(cè)，要檢測(cè)工件內(nèi)部的缺陷只能選擇超聲探傷方法。按超聲波探傷原理， 傳播中的超聲波如遇缺陷，將產(chǎn)生回波信號(hào)并由探頭接收，并在探傷儀的熒光屏上得以顯 示出來，根據(jù)回波信號(hào)可獲知缺陷的位置及當(dāng)量大小等信息。 在超聲檢測(cè)中，探頭和探傷儀的選擇是至關(guān)重要的。探傷儀要求精度高、靈敏度 高、電噪聲低，波形信號(hào)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，且可以存儲(chǔ)檢測(cè)波形等數(shù)據(jù)以便于跟蹤比較檢測(cè) 結(jié)果，了解檢測(cè)中缺陷位置、大小和性質(zhì)的變化；同時(shí)探頭選擇是一重要環(huán)節(jié)，超聲波振 動(dòng)頻率大大高于聲波，其由換能器晶片在電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生，由于頻率高、波長(zhǎng)短、因而其 能量大，波束傳輸?shù)姆较蛐院?，能量集中；超聲波在均勻介質(zhì)中傳輸時(shí)遇到聲不連續(xù)界面
(Disconti皿ity)會(huì)發(fā)生反射形成回波。探頭的主要性能指標(biāo)包括脈沖寬度和工作頻帶 特性、波束擴(kuò)散角、遠(yuǎn)場(chǎng)分辨率、與探傷儀組合的靈敏度、盲區(qū)和始波占寬等。對(duì)于給定的受 檢工件，使用的頻率越低，穿透能力越強(qiáng)，但過低的頻率將導(dǎo)致遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力和對(duì)小缺陷檢出 能力的降低；而頻率越高，脈沖寬度變窄，分辨力提高，但穿透能力大受影響；頻率上限取 決于衰減量和草狀波信號(hào)的大小，而下限則由檢測(cè)靈敏度、脈沖寬度及聲束指向性要求來 決定。由于巴氏合金需要穿透的聲程較小，因而選用頻率為10MHz至15MHz的高頻激波探頭來滿足分辨力要求，高頻激波為短聲波脈沖，其具有相當(dāng)高的衰減和寬帶沖擊波，可以產(chǎn) 生非常短的聲波脈沖，并可區(qū)分簡(jiǎn)單的單個(gè)缺陷和缺陷區(qū)域；同時(shí)由于軸承工件曲率很大， 聲束擴(kuò)散衰減嚴(yán)重，從而降低探傷靈敏度，探傷難度增大，而探頭的直徑對(duì)與被測(cè)工件的耦 合影響至關(guān)重要，因此選擇直徑①10mm探頭來滿足與工件的耦合要求，探頭頭部設(shè)有可更 換的軟膜。所制作的軟膜、高頻、小直徑探頭，探頭的頻率高，脈沖寬度變窄，分辨力提高，軟 膜、小直徑解決了接觸面為凹弧面的耦合問題，避免了探傷時(shí)近表面的亂反射并改善了耦 合條件，保證探頭與軸瓦接觸完好。 當(dāng)超聲波垂直入射到兩側(cè)聲阻抗不同的薄層，若薄層厚度等于四分之一波長(zhǎng)的奇
數(shù)倍，薄層聲阻抗為其兩側(cè)介質(zhì)聲阻抗幾何平均值時(shí)，其聲強(qiáng)透射率等于1 ，超聲波全透射，
此時(shí)檢測(cè)缺陷的靈敏度最高。探頭軟膜的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮此因素，即軟膜的聲阻抗盡可能接近
晶片聲阻抗與巴氏合金聲阻抗幾何平均值，,Z=VZ'Z2 =33. 5 X 106Kg/m2. s， 式中Z工為探頭晶片聲阻抗，Z2為巴氏合金聲阻抗。 上述Z為理論的計(jì)算值，為適應(yīng)實(shí)際檢測(cè)需要，探頭的聲阻抗值可選擇一定的范 圍，如27 X 106Kg/m2. s-35 X 106Kg/m2. s 。 經(jīng)測(cè)試比較，探頭在軸承的巴氏合金面探測(cè)時(shí)，各類波形易于區(qū)分，而在軸承鋼面 探測(cè)時(shí)，結(jié)合層波形與底面波形太接近不易區(qū)分。 根據(jù)以上所述，本發(fā)明巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法包括如下步驟
步驟一、選用高精度、高靈敏度的數(shù)顯探傷儀，所述探傷儀電噪聲< 10%、水平線 性誤差《1%、垂直線性誤差《4%，且波形信號(hào)穩(wěn)定，具有l(wèi)OOdB以上的連續(xù)可調(diào)衰減器， 可存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)便于跟蹤檢測(cè)； 步驟二、制作頻率為10MHz-15MHz的高頻激波探頭，所述高頻激波為短聲波脈沖， 其聲波能量集中于500mm聲程范圍內(nèi)，波長(zhǎng)為普通探頭波長(zhǎng)的一半，因此高頻激波探頭具 有相當(dāng)高的衰減和寬帶沖擊波，可以產(chǎn)生非常短的聲波脈沖，并可區(qū)分簡(jiǎn)單的單個(gè)缺陷和 缺陷區(qū)域，所述探頭外徑是10毫米、聲阻抗值為27X 106Kg/m2. s_35X 106Kg/m2. s，所述探頭 頭部是可更換的軟膜； 步驟三、將制作的探頭連接至所選用的數(shù)顯探傷儀，以被測(cè)軸承軸瓦底部無缺陷 處為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)探傷儀靈敏度，將探傷儀的界面波調(diào)到滿幅的40%波高，將底波調(diào)到滿幅的 80%波高，并以此作為探傷起始靈敏度； 步驟四、對(duì)巴氏合金軸承檢測(cè)，將所述探頭在軸承的巴氏合金凹弧面上作有規(guī)律 的平行移動(dòng)掃查，監(jiān)視所述探傷儀熒光屏，當(dāng)熒光屏顯示只有來自巴氏合金軸承鋼質(zhì)底部 的反射回波和設(shè)定的界面波時(shí)，軸承的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦粘合完好；當(dāng)熒光屏上除了反 射回波和界面波，在反射回波與界面波之間還出現(xiàn)異常信號(hào)波形時(shí)，說明探頭所在位置的 巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合存在缺陷； 步驟五、記錄并存儲(chǔ)異常信號(hào)波形出現(xiàn)時(shí)所述探頭所在軸承的位置和異常信號(hào)波 形，當(dāng)異常信號(hào)波形高度大于探傷儀底波高度時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合不佳，當(dāng) 底波完全消失即底波高度《5%滿幅，且只出現(xiàn)界面波時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦根本沒
有結(jié)合。 本發(fā)明巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法制作一種軟膜、高頻、小直徑的探頭與所選定的探傷儀結(jié)合，以軸瓦底部無缺陷處為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)探傷儀檢測(cè)指標(biāo)，將探頭于軸承的巴氏 合金凹弧面上作有規(guī)律的平行移動(dòng)掃查，監(jiān)測(cè)探傷儀熒光屏顯示波形；當(dāng)熒光屏出現(xiàn)異常 信號(hào)波時(shí)，判定探頭所在位置的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合存在缺陷；使用本方法可方便、 快捷地檢測(cè)巴氏合金軸承的結(jié)合層，避免了傳統(tǒng)檢測(cè)方法對(duì)環(huán)境的污染，提高了檢測(cè)效率。
權(quán)利要求
一種巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法，其特征在于，本方法包括如下步驟步驟一、選用高精度、高靈敏度的數(shù)顯探傷儀，所述探傷儀電噪聲＜10％、水平線性誤差≤1％、垂直線性誤差≤4％，且波形信號(hào)穩(wěn)定，具有100dB以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，可存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)便于跟蹤檢測(cè)；步驟二、制作頻率為10MHz-15MHz的高頻激波探頭，所述高頻激波為短聲波脈沖，其聲波能量集中于500mm聲程范圍內(nèi)，波長(zhǎng)為普通探頭波長(zhǎng)的一半，并可區(qū)分簡(jiǎn)單的單個(gè)缺陷和缺陷區(qū)域，所述探頭外徑是10毫米、聲阻抗值為27×106Kg/m2.s-35×106Kg/m2.s，所述探頭頭部是可更換的軟膜；步驟三、將制作的探頭連接至所選用的數(shù)顯探傷儀，以被測(cè)軸承軸瓦底部無缺陷處為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)探傷儀靈敏度，將探傷儀的界面波調(diào)到滿幅的40％波高，將底波調(diào)到滿幅的80％波高，并以此作為探傷起始靈敏度；步驟四、對(duì)巴氏合金軸承檢測(cè)，將所述探頭在軸承的巴氏合金凹弧面上作有規(guī)律的平行移動(dòng)掃查，監(jiān)視所述探傷儀熒光屏，當(dāng)熒光屏顯示只有來自巴氏合金軸承鋼質(zhì)底部的反射回波和設(shè)定的界面波時(shí)，軸承的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦粘合完好；當(dāng)熒光屏上除了反射回波和界面波，在反射回波與界面波之間還出現(xiàn)異常信號(hào)波形時(shí)，說明探頭所在位置的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合存在缺陷；步驟五、記錄并存儲(chǔ)異常信號(hào)波形出現(xiàn)時(shí)所述探頭所在軸承的位置和異常信號(hào)波形，當(dāng)異常信號(hào)波形高度大于探傷儀底波高度時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合不佳，當(dāng)?shù)撞ㄍ耆Ъ吹撞ǜ叨取?％滿幅，且只出現(xiàn)界面波時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦根本沒有結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巴氏合金軸承的超聲檢測(cè)方法，其選擇合適的探傷儀，并制作一種軟膜、高頻、小直徑的探頭與所選定的探傷儀結(jié)合，以軸瓦底部無缺陷處為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)探傷儀檢測(cè)靈敏度，將探頭于軸承的巴氏合金凹弧面上作有規(guī)律的平行移動(dòng)掃查，監(jiān)測(cè)探傷儀熒光屏顯示波形。當(dāng)熒光屏出現(xiàn)異常信號(hào)波形時(shí)，判定探頭所在位置的巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦的粘合存在缺陷，而當(dāng)探傷儀底波完全消失，且只出現(xiàn)界面波時(shí)，判定巴氏合金與鋼質(zhì)軸瓦根本沒有結(jié)合。使用本方法可方便、快捷地檢測(cè)巴氏合金軸承的結(jié)合層，避免了傳統(tǒng)檢測(cè)方法對(duì)環(huán)境的污染，提高了檢測(cè)效率。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101750453SQ20081020373
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者喻海萍 申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司