CN102692451B

CN102692451B - 一种转子端环钎焊质量检测方法

Info

Publication number: CN102692451B
Application number: CN201210158133.2A
Authority: CN
Inventors: 何海军
Original assignee: Bombardier CPC Propulsion System Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Xinyu Alstom Traction System Co ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: CN102692451A

Abstract

本发明提供一种电机转子端环钎焊质量的检测方法，采用如下步骤：电机转子端环钎焊部位表面喷沙处理并除渣；电机转子端环轴向外端面及径向外圆面车光，将转子平放在转子搁架上，将转子铜导条按顺序编号，在非传动端处按顺时针方向用记号笔对转子铜导条进行编号，传动端处同一根铜导条编号与非传动端相同；把超声波探伤仪接上电源，并把设有检测探头的超声波探头工装安装调整好；将电机转子端环轴向外端面涂上耦合剂，调节超声波探头工装，使检测探头接触到轴向外端面上的耦合剂开始进行端环钎焊质量的检查；在圆周方向上转动超声波探头工装，完成钎焊质量的检查，并记录。本发明的检测方法具有非常高的检测效率、检出缺陷率，检测精度高。

Description

一种转子端环钎焊质量检测方法

技术领域

本发明涉及钎焊质量的检测方法，特别是一种电机转子端环钎焊质量的检测方法。

背景技术

钎焊接头是在一定的条件下，液态钎料自行流入固态母材之间的间隙，并依靠毛细作用保持在间隙内并渗透进母,经冷却后，钎料凝固而形成钎焊接头。

转子铜导条与端环的焊接是制造鼠笼型转子的关键工序，铜鼠笼转子的质量取决于端环与转子铜导条的焊接质量，钎焊接头对电机的起动性能和运行性能影响很大，良好的焊接质量能保证转子铜导条与端环间的接触面积，使其焊缝电阻小，并具有足够的机械强度。否则，若出现焊缝未钎透、夹渣、气孔和裂纹等缺陷会使转子电阻增大和不平衡度增加，导致损耗增加，效率降低，起动转矩和最小转矩降低，转差率增大及温升增高，影响电机的性能参数。

快速诊断电机转子制造过程中以及转子的整个寿命周期内，转子铜导条与端环的钎焊质量，具有重要的意义。

目前的技术是使用双晶直探头来检查转子铜导条与端环之间的钎焊质量情况。由于钎焊母材（铜）晶粒粗大、声衰减也很大，声能量在钎焊面（或其他粗晶粒）的反射以及散射使得传统双晶直探头的声能密度较低，接收到的回波信号较弱，甚至淹没在强背景噪声中无法识别；二是虽然用于钎焊的两种母材的接合面在钎焊前加工的是平面，但是钎焊后由于钎料的在两边母材的渗透，实际的钎焊面不是一个理想的平面，而是一个有一定深度和面积的钎焊接合面，同一个钎焊接合面的不同位置其钎焊材料渗入母材的程度（深度）也不同，由于传统双晶直探头的焦点是固定的，在检查理想的平面可以发挥很好的作用，但实际运用在检查转子铜导条与端环之间的钎焊质量情况时，由于钎焊接合面有一定的厚度，不是一个平面，检查效果不尽人意，因此传统双晶直探头的应用有一定的局限性。

发明内容

本发明克服了传统双晶直探头的应用有一定的局限性的不足，提供了一种更准确、快速、直观的电机转子端环钎焊质量的检测方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种电机转子端环钎焊质量的检测方法，采用如下步骤：

① 将电机转子端环钎焊部位表面喷沙处理，清除表面氧化物和残余助焊剂；

② 将电机转子端环轴向外端面及径向外圆面车光，车加工后的表面粗糙度要求达到Ra6.3 以下；

③ 将转子平放在转子搁架上，将转子铜导条按顺序编号:在非传动端处按顺时针方向用记号笔对转子铜导条进行编号，传动端处同一根铜导条编号与非传动端相同，必须对转子的驱动端钎焊区和非驱动端钎焊区进行分别检测；

④ 把超声波探伤仪接上电源，并把转子钎焊质量检测专用的、且设有检测探头的超声波探头工装安装好，所述传感器包括检测探头和楔块，所述检测探头包括两个分别控制的a*b阵元的相控阵检测探头，所述a和b均为6～128的自然数，两个相控阵检测探头分别对称固定在楔块上，且两个相控阵检测探头的中心线的夹角为 10-40度；所述楔块上有耦合剂通道及耦合剂输入接口；将电机转子端环轴向外端面涂上耦合剂，调节并手握住超声波探头工装，使两个相控阵检测探头接触到轴向外端面上的耦合剂开始进行导电环钎焊质量的检查；

⑤ 在圆周方向上转动超声波探头工装，完成钎焊质量的检查，并记录。

所述专用的超声波探头工装，包括传感器、上滚轮、下滚轮、下滚轮支架和传感器支架，传感器、上滚轮和下滚轮支架均与传感器支架装连，下滚轮装连在下滚轮支架上。

所述检测探头包括两个分别控制的8*8阵元的相控阵检测探头，两个相控阵检测探头分别对称固定在楔块上，且两个相控阵检测探头的中心线的夹角为 15度。

所述传感器的检测探头通过软件的控制，调节相控阵每个阵元的发送顺序先后，使主波束聚焦深度覆盖全部所需检查的深度范围。

使用时，检测探头固定在超声波探头工装上。手按住图1所示传感器，沿端环圆周方向顺时针或逆时针方向滚动上、下滚轮，移动检测探头相对于需要检测的钎焊位置，即可对焊接面进行探伤检测。

这个装置也可以安装在计数器方便记录转子铜导条的位置，如：把其中一个转子铜导条的位置设为第1槽，顺时针推动传感器支架，这样就可以记录出哪个转子铜导条的哪个位置有缺陷。

采用本发明的电机转子端环钎焊质量的检测方法，由于利用了一种用两个相控阵超声波探头检测转子铜导条与端环之间的钎焊质量情况并具有自动记录检测结果（位置）的功能的方法及检测专用的、且设有检测探头的超声波探头工装，采用这一检测专用的探头工装后，上滚轮、下滚轮可以把这套检测系统的自重支撑在待检的端环上，使检测更轻松。通过上滚轮、下滚轮在端环外圆上的滚动，就可以完成整个端环的检验，而不需要在检测过程中转动沉重的转子本身。楔块上有耦合剂通道及耦合剂输入接口, 在检测时可以根据需要随时补充适量的耦合剂。a*b阵元的相控阵检测探头及与其配合的能使两个相控阵检测探头分别对称固定的楔块，且两个相控阵检测探头的中心线的夹角为10-40度；本发明中的检测探头和楔块就相当于无数个不同大小晶片、声速角度和声速焦点的一系列普通直探头和斜探头的组合，解决了传统双晶直探头的局限性问题，具有非常高的检测效率、检出缺陷率，检测精度高。

附图说明

图1是本发明一种转子钎焊质量检测专用的探头工装的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是图1中具有探头的楔块的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是两个分别控制的8*8阵元的相控阵检测探头1的晶片激发顺序图；

图6是焊面沿径向分布区图。

具体实施方式

以下结合B型地铁牵引电机转子钎焊的质量检测对本发明的电机端环钎焊质量的检测方法作进一步详细说明,其转子的编号为X，共有38根铜导条。

① 将B型地铁牵引电机转子端环钎焊部位表面喷沙处理，清除表面氧化物和残余助焊剂等。

② 将该电机转子端环轴向外端面及径向外圆面车光，车加工后的表面粗糙度要求达到Ra6.3 以下。

③ 将该电机转子平放在转子搁架上，将转子铜导条8按顺序编号:在非传动端处按顺时针方向（以短环钎焊人员在转子铁芯上作的感应圈起始箭头处的转子铜导条8为第1槽）用记号笔对转子铜导条8进行编号“X1……X38”，传动端处同一根铜导条8编号与非传动端相同，必须对转子的驱动端钎焊区和非驱动端钎焊区进行分别检测。

④ 把超声波探伤仪接上电源，并把转子钎焊质量检测专用的且设有检测探头1的超声波探头工装安装好，所述传感器7包括检测探头1和楔块2，所述检测探头1包括两个分别控制的a*b阵元的相控阵检测探头1，所述a和b为6～128的自然数，两个相控阵检测探头1分别对称固定在楔块2上，且两个相控阵检测探头1的中心线的夹角为10-40度；本实施例采用两个分别控制的8*8阵元的相控阵检测探头1，且两个相控阵检测探头1的中心线的夹角为15度；所述楔块2上有耦合剂通道2-1及耦合剂输入接口2-2；将电机转子端环9轴向外端面涂上耦合剂，调节并手握住超声波探头工装，使两个相控阵检测探头1接触到轴向外端面上的耦合剂开始进行端环钎焊质量的检查。

所述传感器7的两个分别控制的8*8阵元的相控阵检测探头1通过软件的控制，调节相控阵每个阵元（晶片）的发送顺序先后，如图5所示两个分别控制的8*8阵元的相控阵检测探头1的晶片激发顺序：阴影为发射，白色为接收，检测探头中的每个阵元（晶片），可以发生逆电压效应将电能转化成声能，产生超声波；也可以发生正电压效应将声能转化成电能，也就是每个阵元（晶片）都同时具备发射和接收的功能，这是所有超声波的晶片的通用原理。

当然也可以采用其它发射和接收顺序，来达到控制不同晶片被触发的时间，以得到所需要的声束，即得到不同的声束焦点和声束角度，使主波束聚焦深度覆盖全部所需检查的深度范围。

⑤ 在圆周方向上转动超声波探头工装，完成钎焊质量的检查，并记录。参见附图1～4，所述专用的超声波探头工装，包括传感器7、上滚轮3、下滚轮4、下滚轮支架5和传感器支架6，传感器7、上滚轮3和下滚轮支架5均与传感器支架6装连，下滚轮4装连在下滚轮支架5上。

参见图2、3，使用时通过所示耦合剂输入接口2-2向楔块2和端环9的外端面注入适量的耦合剂，检测过程中也可以注入耦合剂。所述耦合剂可以排除传感器7的楔块2与检测面之间的空气，所述检测面即探头楔块2与端环9外表面（端面）的接触面，也就是超声波从楔块2到端环9外表面的入射面。超声波从端环9外表面入射到钎焊面，需要穿过端环9的厚度，让超声波能量能够传到待检的工件内部。超声波不能在空气中传播。

⑥ 记录时，如图6所示，人为假想地把转子铜导条8在端环9上的焊面沿径向从外向内分成三个区：每个区占1/3，分别为a区；m区；i区。如果缺陷不是分布在全部焊面，而只是其中的一个区（或二个区），那么此缺陷只能算1/3（或2/3）个此类缺陷。

Figure DEST_PATH_399716DEST_PATH_IMAGE001

在相应的铜导条8位置用记号笔作好记号，例如：

8号铜导条 i区有一个“O”缺陷，就在8号铜导条处用记号笔记下 oi；

13号铜导条i区有一个“”缺陷且m区有一个“X”缺陷，就在13号铜导条处记下iÄ，mx。

百分比计算：转子如果一共有38根铜导条。那么，一根铜导条就占了整个铜导条数的1/38*100% = 2.63%，如果此铜导条上的a区有一个“O”缺陷。那么此缺陷占整个铜导条数的2.63%*1/3 = 0.88%。

对照企业“允许缺陷的判定标准”：“O”≤20% ；“”≤10% ；“X”≤6%，即可判定被检测B型地铁牵引电机转子钎焊的质量状况。

⑦ 检测完毕，把转子和探头上的耦合剂清理干净。

采用本发明的电机转子端环钎焊质量的检测方法，由于利用了一种用两个相控阵超声波探头检测转子铜导条与端环之间的钎焊质量情况并具有自动记录检测结果（位置）的功能的方法及检测专用的、且设有检测探头的超声波探头工装工装，该工装所设有的a*b阵元的相控阵检测探头及与其配合的能使两个相控阵检测探头分别对称固定的楔块，且两个相控阵检测探头的中心线的夹角为10-40度；这样楔块就相当于无数个不同大小晶片、声速角度和声速焦点的一系列普通直探头和斜探头的组合，解决了传统双晶直探头的局限性问题，具有非常高的检测效率、检出缺陷率，检测精度高。

Claims

1.一种转子端环钎焊质量检测方法，其特征在于：采用如下步骤：

① 将电机转子端环（9）钎焊部位表面喷沙处理，清除表面氧化物和残余助焊剂；

② 将电机转子端环（9）轴向外端面及径向外圆面车光，车加工后的表面粗糙度要求达到Ra6.3 以下；

③ 将转子平放在转子搁架上，将转子铜导条（8）按顺序编号:在非传动端处按顺时针方向用记号笔对转子铜导条（8）进行编号，传动端处同一根铜导条（8）编号与非传动端相同，必须对转子的驱动端钎焊区和非驱动端钎焊区进行分别检测；

④ 把超声波探伤仪接上电源，并把转子钎焊质量检测专用的且设有传感器（7）的超声波探头工装安装好，所述传感器（7）包括检测探头（1）和楔块（2），所述检测探头（1）包括两个分别控制的a*b阵元的相控阵检测探头（1），两个相控阵检测探头（1）分别对称固定在楔块（2）上，且两个相控阵检测探头（1）的中心线的夹角为 10-40度；所述楔块（2）上有耦合剂通道（2-1）及耦合剂输入接口（2-2）；将电机转子端环轴向外端面涂上耦合剂，调节并手握住超声波探头工装，使两个相控阵检测探头（1）接触到轴向外端面上的耦合剂开始进行端环钎焊质量的检查；

⑤ 在圆周方向上转动超声波探头工装，完成钎焊质量的检查，并记录；

⑥ 所述专用的超声波探头工装，包括传感器（7）、上滚轮（3）、下滚轮（4）、下滚轮支架（5）和传感器支架（6），传感器（7）、上滚轮（3）和下滚轮支架（5）均与传感器支架（6）装连，下滚轮（4）装连在下滚轮支架（5）上。

2.根据权利要求1或2所述的转子端环钎焊质量检测方法，其特征在于：所述检测探头（1）包括两个分别控制的8*8阵元的相控阵检测探头（1），两个相控阵检测探头（1）分别对称固定在楔块（2）上，且两个相控阵检测探头（1）的中心线的夹角为 15度。

3.根据权利要求1所述的转子端环钎焊质量检测方法，其特征在于：所述传感器（7）的检测探头（1）通过软件的控制，调节相控阵每个阵元的发送顺序先后，使主波束聚焦深度覆盖全部所需检查的深度范围。