CN105067699A - 一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其包括漏磁检测磁化器和检测探头部件，该漏磁检测磁化器包括U型磁轭和极靴导套，U型磁轭的两侧板上缠绕有磁化线圈，极靴导套安装在U型磁轭两侧板的顶部，其轴对称位置处开设有通槽，通槽两侧面形成两磁极平面；该检测探头部件嵌装在两磁极平面之间，其包括探头芯和用于安装探头芯的探靴，探头芯为板状结构，其上对称开设有两个与轮毂轴承旋压面配合的弧面凹槽，弧面凹槽内嵌装有用于对所述轮毂轴承旋压面进行漏磁检测的微型磁头。本发明采用直流漏磁技术，配合与旋压面小间隙啮合的极靴导套，并采用阵列高灵敏度微型磁头拾取微弱漏磁场信息，具有检测灵敏度高，稳定性强等优点。

Description

一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头

技术领域

本发明属于轮毂轴承旋压面无损检测领域，更具体地，涉及一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头。

背景技术

轮毂轴承是汽车关键零部件之一，第三代轮毂轴承采用旋压工艺将各零部件组装为一体，其部件整体性得到了提高，用户安装、维护便捷可靠。旋压是三代轮毂轴承的关键装配工序，通过旋压工艺将轴承内圈1、外圈2、滚子及其他附件组装为一体，旋压过程及旋压后轴承内圈零件变形如图1和图2所示，旋压后轴承内圈的端部呈一空间回转曲面的旋压面3，旋压过程中金属变形大，易产生裂纹，该裂纹会导致旋压面断裂，造成轴承内外圈分离，给汽车行驶造成安全隐患。因此需对轮毂轴承旋压面进行自动无损检测，以发现旋压面缺陷信息，剔除有安全隐患的产品，保障汽车安全行驶。

现阶段国内外对轴承部件进行无损检测的方法主要有超声、磁粉、渗透和涡流等。由于旋压面是一空间曲面且裂纹深度浅，超声波检测难以适应。旋压后轴承内部封装有润滑油，磁粉检测磁悬液会破坏轮毂轴承内部油脂，故磁粉探伤难以适应轮毂轴承无损检测。使用仿形结构的涡流探头能够检测出轮毂轴承的外表面裂纹，但由于涡流探伤具有趋肤效应，使用涡流法对轮毂轴承旋压面进行无损检测仅可检测出旋压表面和近表面缺陷，无法检测出材料内部和旋压背面裂纹，易导致漏报，将不合格品判定为合格品，给汽车安全行驶带来隐患。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其中结合轮毂轴承旋压面呈一空间回转曲面的特点，相应设计了适用于检测其表面及内部缺陷的装置，并对其关键组件如漏磁检测磁化器、检测探头部件的结构及其具体设置方式进行研究和设计，采用U型磁轭直流磁化装置配合与旋压面小间隙啮合的极靴导套，将旋压面磁化饱和，采用单点浮动、阵列组合漏磁探头拾取微弱的磁场变化，以多个微型磁头仿形包络旋压面内表面，每个磁头与旋压面浮动接触并保持法向位姿不变，具有检测灵敏度高，检测范围深，稳定性强，更换维护便捷等优点，可同时检测旋压表面、背面以及材料内部的裂纹，因而尤其适用于轮毂轴承的无损检测。

为实现上述目的，本发明提出了一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，包括漏磁检测磁化器和检测探头部件，其中：

该漏磁检测磁化器包括U型磁轭和极靴导套，所述U型磁轭的两侧板上缠绕有两个左右对称的磁化线圈；所述极靴导套安装在所述U型磁轭两侧板的顶部，其轴对称位置处开设有位于所述两侧板之间的通槽，该通槽的两侧面形成两磁极平面；

该检测探头部件嵌装在所述通槽的两磁极平面之间，其包括探头芯和用于安装所述探头芯的探靴，所述探头芯为板状结构，其上对称开设有两个与待检测的轮毂轴承旋压面配合的弧面凹槽，所述弧面凹槽内嵌装有多个用于对所述轮毂轴承旋压面进行漏磁检测的微型磁头。

作为进一步优选的，所述探头芯上加工有用于安装所述微型磁头的多方向方形滑槽，所述方形滑槽的长度方向与所述探头芯弧面凹槽的法向方向一致，所述方形滑槽内安装有控制所述微型磁头滑动的弹簧。

作为进一步优选的，所述探靴沿长度方向加工有供所述探头芯安装的滑槽，该滑槽的宽度与所述探头芯的宽度相同，深度与所述探头芯的高度相同。

作为进一步优选的，所述检测探头部件与所述两磁极平面过盈配合。

作为进一步优选的，所述极靴导套的端部开设有与待检测的轮毂轴承旋压面配合的弧面，检测时，该弧面与所述轮毂轴承旋压面呈小间隙啮合状态。

作为进一步优选的，所述自动化漏磁检测装置通过轮毂轴承定位法兰与待检测的轮毂轴承相连。

作为进一步优选的，所述轮毂轴承定位法兰套装在所述极靴导套的外部，并与其紧密配合。

作为进一步优选的，所述待检测的轮毂轴承嵌装在所述轮毂轴承定位法兰上，并且其外圈直径与所述轮毂轴承定位法兰内圈的直径相同，以此使得所述轮毂轴承与所述轮毂轴承定位法兰同心。

作为进一步优选的，所述轮毂轴承定位法兰采用非铁磁性材料制成。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明将漏磁检测磁化器设计成由U型磁轭和与旋压面小间隙啮合的极靴导套组成，在极靴导套对称中心加工方槽，形成两磁极，使得磁力线通过极靴导套作用到轮毂轴承的旋压面，在旋压面局部位置形成均匀、稳定周向磁化场，针对旋压轴承产品多样性特点，该磁化器为分离式结构，仅需更换相应极靴导套，而无需更换整个磁化装置，适用性强。

2.本发明将检测探头部件设计成由高精度的磁头单点浮动阵列组合而成，采用高灵明度微型磁头为漏磁场拾取传感器，沿旋压表面阵列探头，使每个探头具有一定浮动量，提高探头实时跟踪能力；采用与旋压面啮合曲面对探靴粗定位，使用方形滑槽控制探头运动姿态，实现各探头与旋压面接触点法向位姿一致；在检测探头部件背面安装浮动弹簧，使得每个探头均可与旋压面保持紧密贴合，采用浮动结构可确保磁头处于小提离工作状态，提高漏磁检测稳定性，且该浮动探头可自动消除因旋压面形状尺寸误差造成探头提离值变化而导致检测信号不一致等问题。

3.本发明采用定位法兰与轴承配合，使得轴承、探头、磁化器三者同心，采用直流磁化技术且利用电磁力吸附轴承实现取料，利用定位法兰端面与轴承外圈端面贴合，保证极靴导套与轮毂轴承旋压面处于小间隙啮合状态，轴承内圈回转流畅，同时使得探头与旋压面处于紧密贴合状态，检测信号稳定可靠，本发明采用直流漏磁检测技术，检测深度广，配合精密磁头拾取微弱漏磁场信息，具有结构便捷、检测灵明度高、探伤速度快等特点，可检测出旋压表面和材料内部缺陷。

附图说明

图1是轮毂轴承旋压示意图；

图2是轮毂轴承旋压后轴承内圈零件变形示意图；

图3是本发明的自动化漏磁检测装置是示意图；

图4是自动化漏磁检测装置与轮毂轴承的装配示意图；

图5是极靴导套及与轮毂轴承配合示意图；

图6是轮毂轴承旋压面磁力线走向示意图；

图7是检测探头部件示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明采用周向磁化技术实现轮毂轴承旋压面自动化漏磁探伤，其原理在于旋压工艺中金属受拉应力产生裂纹，统计发现裂纹大量集中在旋压面外侧，且为径向和斜向裂纹，根据漏磁检测原理，磁化场与缺陷垂直时可产生最大漏磁场，针对旋压裂纹特点，本发明采用周向磁化技术进行检测，周向磁场在径向裂纹位置产生最大漏磁场，且周向磁化场在斜向裂纹位置亦可产生较大漏磁场。

如图1-2，本发明的一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其包括漏磁检测磁化器和检测探头部件105，其中：

漏磁检测磁化器包括U型磁轭102和极靴导套101，U型磁轭102的两侧板上缠绕有两个左右对称的磁化线圈104，极靴导套101通过螺纹孔固定在U型磁轭102两侧板的端部，其轴对称位置处开设有位于两侧板之间的方形通槽107，该通槽107的两侧面形成两磁极平面，其宽度与检测探头部件105宽度一致，极靴导套101的端部开设有与待检测的轮毂轴承旋压面配合的弧面，该弧面为待检轮毂轴承106旋压面沿旋压面外侧方向小距离偏置形成的曲面，偏置距离为d₁，检测时该弧面与轮毂轴承旋压面呈小间隙啮合状态；

检测探头部件105嵌装在通槽107的两磁极平面之间，其与两磁极平面过盈配合，检测探头部件105包括探头芯603和用于安装探头芯603的探靴601，探靴601端部弧面加工成与待检轮毂轴承106旋压面配合的曲面结构，通过探靴601端部弧面与待检轮毂轴承旋压面配合实现探靴定位，确保整个探头与轮毂轴承相对位置稳定准确；探靴601中沿长度方向在中心对称位置加工有供探头芯603安装的方形滑槽，该滑槽宽度与探头芯宽度一致，深度与探头型603高度一致，使用固体胶将探头芯封装在探靴内部；探头芯603为板状结构，其上对称开设有两个与待检测的轮毂轴承旋压面配合的弧面凹槽，弧面凹槽内嵌装有用于对轮毂轴承旋压面进行漏磁检测的微型磁头602，探头芯603上加工有用于安装微型磁头602的多方向方形滑槽605，方形滑槽605的长度方向与探头芯603弧面凹槽的法向方向一致，通过该方形滑槽确保每个检测磁头与旋压面接触位置法向方向一致，方形滑槽605内安装有控制微型磁头602滑动的弹簧604，弹簧604可保证探头跟踪效果，使得每个探头与旋压面贴合紧密，提高检测精度和检测稳定性。沿探头芯两侧布置检测磁头，转动被检轮毂轴承旋压面所在的内圈零件，每个磁头扫查旋压面的一段周向回旋环面，阵列磁头覆盖全部探测面，在探靴180°的两侧分别布置交错的磁头，消除阵列磁头间的间隙漏检。

本发明的自动化漏磁检测装置通过轮毂轴承定位法兰103与待检测的轮毂轴承相连，该轮毂轴承定位法兰103采用非铁磁性材料制成，其套装在极靴导套101的外部，与其紧密配合，并使用紧固螺钉通过定位法兰103中径向螺纹通孔与极靴导套101连接为一体；待检测的轮毂轴承嵌装在轮毂轴承定位法兰103上，并且其外圈直径与轮毂轴承定位法兰103内圈的直径相同，以此使得轮毂轴承定位法兰103与轮毂轴承106同心，进一步保证极靴导套101轴对称平面通过轮毂轴承106中心轴。

本发明的自动化漏磁检测装置的具体操作过程如下：对磁化线圈104通电，待检测轮毂轴承106通过磁吸力，其外圈端面紧密贴合在轴承定位法兰103内圈端面上，此时在极靴导套101的方形通槽107侧壁两磁极平面之间形成磁化场，因极靴导套101与被检轮毂轴承106旋压面处于小间隙啮合状态(间隙d₁)，磁场通过极靴导套101作用到被检轮毂轴承106旋压面位置，被检轮毂轴承106旋压面两磁极平面之间的磁力线如图6所示，该磁场方向垂直于极靴导套101两磁极平面且与轮毂轴承径向方向垂直，与被检轮毂轴承106旋压面周向方向平行。利用极靴导套101在被检轮毂轴承106旋压面位置形成均匀周向磁化场，转动被检轮毂轴承106旋压面所在的内圈零件，实现轴承周向全覆盖磁化；受磁头封装尺寸的影响，单个磁头磁极面两侧封装有非工作面，在探靴内部两相邻磁头之间形成检测盲区，根据检测探靴几何特点，在探靴两侧分别布置检测磁头，如图7所示，其中左侧两相邻磁头形成的检测盲区通过右侧探头覆盖，经过两侧面探头几何互补，最终实现全覆盖检测。因轮毂轴承旋压工艺造成的裂纹均为径向和斜向裂纹，因此采用本发明提供的漏磁检测装置形成周向磁化可在旋压裂纹位置产生最大漏磁场，实现裂纹的自动化检测。

本发明利用U型磁轭磁化器配合与旋压面小间隙啮合极靴导套，在被检轮毂轴承旋压面位置形成周向磁化场，转动被检轮毂轴承旋压面所在的内圈零件，利用布置在极靴导套两磁极平面之间的阵列浮动磁头机构，周向扫查轮毂轴承旋压面，实现全覆盖检测。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，包括漏磁检测磁化器和检测探头部件(105)，其中：

该漏磁检测磁化器包括U型磁轭(102)和极靴导套(101)，所述U型磁轭(102)的两侧板上缠绕有两个左右对称的磁化线圈(104)；所述极靴导套(101)安装在所述U型磁轭(102)两侧板的顶部，其轴对称位置处开设有位于所述两侧板之间的通槽(107)，该通槽(107)的两侧面形成两磁极平面；

该检测探头部件(105)嵌装在所述通槽(107)的两磁极平面之间，其包括探头芯(603)和用于安装所述探头芯(603)的探靴(601)，所述探头芯(603)为板状结构，其上对称开设有两个与待检测的轮毂轴承旋压面配合的弧面凹槽，所述弧面凹槽内嵌装有多个用于对所述轮毂轴承旋压面进行漏磁检测的微型磁头(602)。

2.如权利要求1所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述探头芯(603)上加工有用于安装所述微型磁头(602)的多方向方形滑槽(605)，所述方形滑槽(605)的长度方向与所述探头芯(603)弧面凹槽的法向方向一致，所述方形滑槽(605)内安装有控制所述微型磁头(602)滑动的弹簧(604)。

3.如权利要求1或2所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述探靴(601)沿长度方向加工有供所述探头芯(603)安装的滑槽，该滑槽的宽度与所述探头芯(603)的宽度相同，深度与所述探头芯(603)的高度相同。

4.如权利要求3所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述检测探头部件(105)与所述两磁极平面过盈配合。

5.如权利要求4所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述极靴导套(101)的端部开设有与待检测的轮毂轴承旋压面配合的弧面，检测时，该弧面与所述轮毂轴承旋压面呈小间隙啮合状态。

6.如权利要求4或5所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述自动化漏磁检测装置通过轮毂轴承定位法兰(103)与待检测的轮毂轴承相连。

7.如权利要求6所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述轮毂轴承定位法兰(103)套装在所述极靴导套(101)的外部，并与其紧密配合。

8.如权利要求7所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述待检测的轮毂轴承嵌装在所述轮毂轴承定位法兰(103)上，并且其外圈直径与所述轮毂轴承定位法兰(103)内圈的直径相同，以此使得所述轮毂轴承(106)与所述轮毂轴承定位法兰(103)同心。

9.如权利要求7或8所述的轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头，其特征在于，所述轮毂轴承定位法兰(103)采用非铁磁性材料制成。