汽車(chē)后橋環(huán)焊縫自動(dòng)超聲波探傷系統(tǒng)
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時(shí)間：2013-05-11
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1.4組合探頭設(shè)計(jì)
專(zhuān)用微型組合探頭是接收和發(fā)射超聲波的換能器，其設(shè)計(jì)是根據(jù)工件的特定尺寸、位置以及保證橋殼探傷可靠的要求綜合構(gòu)思的。組合探頭采用銅質(zhì)基體(耐蝕性好)，探頭內(nèi)設(shè)計(jì)有耦合劑通道，與探傷工件表面接觸處鑲有0。3 mm厚的硬質(zhì)合金片，保證組合探頭不被磨損。組合探頭由液壓缸驅(qū)動(dòng)，由位移傳感器控制行程，組合探頭與工件的接觸由彈性元件施力，模擬人工探傷時(shí)，給予探頭的接合力約為8 N，這樣既保證探頭與工件的緊密結(jié)合，又使探頭具有柔性可以與探傷表面隨動(dòng)，從而提高可靠性。
2探傷系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)組成
車(chē)橋環(huán)焊縫自動(dòng)超聲波探傷系統(tǒng)主要由HKD-8型8通道數(shù)字化超聲波探傷儀，專(zhuān)用微型組合探頭，橋殼定位旋轉(zhuǎn)機(jī)床，液壓系統(tǒng)，電液控制箱，打標(biāo)機(jī)，586計(jì)算機(jī)，激光打印機(jī)及報(bào)警裝置組成，探傷節(jié)拍為每件探傷時(shí)間小于3。5 min，能進(jìn)行橋殼環(huán)縫超標(biāo)缺陷的判定，定位打標(biāo)記，檔案記錄，傷波形記錄和實(shí)時(shí)聲光報(bào)警。
2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
2.2.1HKD-8數(shù)字探傷儀
HKD-8數(shù)字探傷儀具有8通道，能獨(dú)立發(fā)射和接收超聲波，各通道都能獨(dú)立完成探傷功能，又能任意組合，輪替進(jìn)行探傷掃查，具有如下功能：a。 系統(tǒng)參數(shù)和探傷工藝的設(shè)定以及傷波等三類(lèi)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和恢復(fù)；b。 聲速設(shè)置，零點(diǎn)校準(zhǔn)，K值校準(zhǔn)及缺陷深度定位；c。 探傷靈敏度及報(bào)警閘門(mén)的調(diào)節(jié)；d。 對(duì)閘門(mén)內(nèi)回波進(jìn)行讀數(shù)監(jiān)視及聲光分級(jí)報(bào)警；e。 超標(biāo)缺陷的自動(dòng)打標(biāo)記及探傷結(jié)果的自動(dòng)存儲(chǔ)；f。 整條環(huán)縫探傷波形的360°全景顯示及存儲(chǔ)；g。 探傷報(bào)告的建立、記錄和打??；h。 實(shí)時(shí)顯示回波波高、位置以及回波峰值包絡(luò)選擇。
探傷儀采用人機(jī)對(duì)話方式操作，各參數(shù)可通過(guò)鼠標(biāo)選擇調(diào)整。
2.2.2橋殼夾持旋轉(zhuǎn)機(jī)床
機(jī)床完成橋殼的定位及旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，同時(shí)支撐和送給探傷探頭，機(jī)床以橋殼兩端軸套管的外表面為定位和夾持基準(zhǔn)。工件的旋轉(zhuǎn)采用交流伺服電機(jī)變頻控制來(lái)調(diào)節(jié)橋殼的旋轉(zhuǎn)速度。由液壓站供給動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)探頭的進(jìn)退，同時(shí)供給探傷耦合劑。探頭的探傷位置由位置傳感器和壓力傳感器給定，工件的上下由人工完成，也可增加機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下工件。機(jī)床上設(shè)計(jì)有缺陷定位打標(biāo)裝置，采用電磁鐵驅(qū)動(dòng)，使用長(zhǎng)效油性記錄筆，根據(jù)計(jì)算機(jī)指令標(biāo)記出缺陷相應(yīng)位置。
2.3儀器控制系統(tǒng)
儀器控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)探傷和手動(dòng)探傷程序，手動(dòng)探傷主要用于系統(tǒng)的調(diào)整和人工探傷，設(shè)置有“急?！焙汀皬?fù)位”按鈕，同時(shí)，通過(guò)變頻調(diào)速器可設(shè)定和調(diào)整探傷工件的旋轉(zhuǎn)速度。全自動(dòng)探傷由計(jì)算機(jī)控制，在計(jì)算機(jī)程序中設(shè)置有虛擬控制盤(pán)和各功能按鈕，可單獨(dú)控制探傷工序中的每一動(dòng)作，還可選擇探傷儀通道，全屏幕觀察該通道號(hào)探傷波形，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)探傷過(guò)程，提高探傷的準(zhǔn)確性。全自動(dòng)探傷程序用于連續(xù)探傷生產(chǎn)。
2.4多通道數(shù)字探傷儀
探傷儀由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)同步控制，并采用鍵盤(pán)按照人機(jī)對(duì)話的形式進(jìn)行操作。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出同步脈沖信號(hào)觸發(fā)發(fā)射電路，產(chǎn)生高壓負(fù)脈沖加在超聲探頭上，探頭收到的脈沖超聲波轉(zhuǎn)換成微弱信號(hào)，由接收放大器放大，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理，最后經(jīng)顯示卡至顯示器上，實(shí)時(shí)或凍結(jié)顯示器波脈沖［2］，多通道探傷儀主要技術(shù)指標(biāo)如下：頻率范圍 為0。5～10 MHz；最高重復(fù)頻率為 5 kHz；衰減量為 119 dB，0。5 dB步進(jìn)（小檔）和5 dB步進(jìn)（大檔）；動(dòng)態(tài)范圍為 26 dB；垂直線性不大于4 %（2。5 MHz）；水平線性不大于4 %；脈沖延遲 0～302。0 mm；測(cè)量范圍為 38。01～304。1 mm；采樣頻率為 40 MHz；分辨率不小于28 dB；對(duì)200 mm深度-2平底孔2。5p20Z靈敏度不小于46 dB；5p14Z靈敏度不小于36 dB；每通道都有傷波閘門(mén)，其范圍可從0 %～100 %，以紅色亮線顯示，水平方向表示時(shí)間，垂直方向表示范圍，同時(shí)具有聲、光報(bào)警方式，并在工件上實(shí)時(shí)標(biāo)記缺陷位置。
3測(cè)試及使用結(jié)果
目前，汽車(chē)后橋的超聲波探傷系統(tǒng)還沒(méi)有明確的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，借用YB1082-92標(biāo)準(zhǔn)對(duì)探傷系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其綜合性能指標(biāo)達(dá)到了YB4082-92規(guī)定的合格值。同時(shí)對(duì)實(shí)際車(chē)橋模擬缺陷進(jìn)行了檢測(cè)，缺陷檢出率為100 %，圖 3 為某車(chē)橋檢測(cè)整條焊縫的波形記錄和缺陷位置、長(zhǎng)度及波高的檔案記錄，缺陷為未焊透 (圖中CH1～CH4 為探頭號(hào)，α為車(chē)橋的旋轉(zhuǎn)角度)。
圖 3車(chē)橋探傷記錄格式
本研究得到中國(guó)科學(xué)院武漢數(shù)學(xué)物理研究所褚梅娟、王子誠(chéng)、祝軍等同志的幫助，謹(jǐn)致謝意。
作者簡(jiǎn)介： 劉順洪(1954-)，男，副教授；武漢，華中理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (430074)。
劉順洪（華中理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
胡乾午（華中理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
李志遠(yuǎn)（華中理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
參考文獻(xiàn)
［1］《超聲波探傷》編寫(xiě)組。超聲波探傷。北京：電力工業(yè)出版社。1980。
［2］蔣危平。超聲波探傷儀及數(shù)字化超聲波探傷儀。無(wú)損檢測(cè)，1997, 19(2): 55～59(end)
評(píng)論