CN107607556B - 多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法 - Google Patents

Abstract

多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，属于航天、航空、兵器等行业无损检测技术领域，所要解决的技术问题是提供一种能够对多级起竖液压油缸缸筒的内表面进行有效检测的方法，所采用的技术方案：第一步：对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗；第二步：将缸筒干燥处理；第三步：将缸筒放置在渗透槽中充分渗透；第四步：清洗缸筒；第五步：将缸筒干燥处理；第六步：将干燥后的缸筒放置在显像槽中，完成内表面显像；第七步：将带有UV‑A光源的内窥镜放在内窥镜支撑装置上并调整内窥镜位置；第八步：使用带有UV‑A光源的内窥镜观测缸筒内表面；第九步：评定检测出的缺陷是否合格，并记录结果，本发明应用于多级起竖液压油缸缸筒。

Description

多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法

技术领域

多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，属于航天、航空、兵器等行业无损检测技术领域。

背景技术

信息化发射平台液压系统大型多级起竖液压油缸缸筒由一级缸、二级缸、三级缸、四级缸、壳体等组成，各级油缸可自由伸缩，实现对发射筒的起竖、回平功能，是液压系统的主要执行元件，其质量十分重要。在产品研制过程中，各级油缸缸筒加工完成后，按设计要求需对缸筒内外表面进行无损检测。目前的检测手段对外表面及内表面接近两端的口部可实现磁粉或渗透检测，内表面大部分区域因目视不可及，无法实现内表面100%检测，内表面缺陷不易发现，产品存在很大的质量隐患和安全隐患，这不适应于日益发展、质量要求也越来越高的航天技术产品。

目前本公司研制生产的大型多级起竖液压缸缸筒长度一般在1000mm～2500mm左右，外径φ160mm～φ320mm，内径φ150mm～φ300mm左右，缸筒制造过程的加工工艺路线如图1所示。

根据加工工艺路线图分析，易产生缺陷主要有以下几个工序：

1）原材料缺陷：由于钢锭毛坯内部存在缩孔、气孔、非金属夹杂物等缺陷，钢管在拉拔过程中，缺陷随着拉伸方向形成发纹、夹杂物。材料经加工使用后，这些原材料缺陷有可能被扩展或成为疲劳源，产生新的缺陷，如疲劳裂纹；

2）调质热处理：由于钢在高温快速冷却时产生的热应力和组织应力超过钢的抗拉强度而引起的裂纹，以及冷却不均匀产生的裂纹；

3）磨削：在磨削过程中，由于热处理不当或砂轮与金属工件表面磨削产生局部过热而产生的磨削裂纹。

大型多级起竖液压油缸的缸筒检测技术要求如下：

1）缸筒表面不允许有裂纹、白点、缩孔、针孔、气泡、夹杂；发纹长度在1mm以内可不计其数，长度在1mm～6mm的发纹在每200mm范围内不允许超过5条，同一截面不允许超过2条。

2）缸筒内表面渗透探伤，符合JB/T4730.5-2005《承压设备无损检测 第五部分 渗透检测》规定的荧光探伤要求，不允许有裂纹。

目前本公司研制生产的大型多级起竖液压缸对油缸缸筒内外表面的检测采用的是磁粉和渗透检测，缸筒外表面能实现100%检测。渗透检测内外表面后，通过实验证明人眼与被检测部位垂直时，识别缺陷灵敏度最高，随着观察角度的减小，识别率趋于降低，人工目视只能对缸体口内表面100mm～200mm（缸筒直径不同，观察范围不同）范围内进行观察，内表面目视不可及部分借助内窥镜进行手动扫查，不能保证内表面100%扫查，且紫外线灯只能从口部照射，受检比例只能达到8%-20%。

随着无损检测技术的飞速发展，工业内窥镜检测技术也取得了长足进步，尤其是带UV-A光源、滤光片镜头工业内窥镜的问世，实现了对内腔荧光渗透检测后的实时观察，并日益得到广泛应用，这就使得液压油缸的缸筒内表面无损检测成为可能。无损检测技术借助先进的仪器设备，在不破坏、不影响零部件使用的情况下，对其进行表面或内部质量实时监控的一项技术手段。

目前工厂对缸筒内表面采用的检测工艺就是溶剂型着色渗透检测工艺流程，主要包括预清洗、渗透、渗透剂擦拭、非水湿显像，均采用喷灌喷涂的操作工艺，

这种缸筒检测方式存在以下问题：

1) 多级起竖液压油缸缸筒内表面检测采用溶剂型着色渗透检测工艺，局限于口部200mm左右范围的检测，难于实现内表面100%检测；

2）经过渗透检测后，容易实现对缸筒外表面的清洗，对内表面清洗时，从缸筒口部喷射水柱，向内清洗内表面，很容易造成口部位的过清洗，使得缺陷中的渗透剂被清洗出来，造成后续的显像、观察而漏检；

利用现有荧光渗透检测线可以实现对内表面的渗透，但是也无法实现对内表面清洗。

3）清洗干燥后，内窥镜检测靠操作人员手持内窥镜进行内表面100%扫查显然是难于实现的：一是手动扫查时焦距不可控；二是手动扫查难于对内表面实现100%扫查；

荧光渗透检测线的显像柜只能实现外表面的显像，内表面无法实施100%显像，只能对缸口内表面实现局部显像。喷粉嘴向槽内爆粉，缸筒通过自旋转达到表面100%显像，只能实现缸口很少部分显像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对多级起竖液压油缸缸筒的内表面进行有效检测的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，按照以下步骤进行：

第一步：对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗；

第二步：将第一步内外表面清洗后的缸筒干燥处理；

第三步：将第二步干燥后的缸筒放置在渗透槽中，保证整个缸筒浸泡在渗透槽的渗透液中，使内表面得到充分的渗透，渗透5min后，用升降支架将缸筒升起，滴落10min，所述渗透液的灵敏度等级不得低于2级，并且渗透液、缸筒和渗透环境的温度在10℃～40℃范围内；

第四步：清洗经过第三步渗透液处理的缸筒；

清洗缸筒外表面时，水温应在10℃～40℃范围内，水压不大于0.2MPa，喷水嘴与缸筒外表面的间距不小于300mm；

清洗缸筒内表面时，将带支架的PPR清洗管水平穿入缸筒中，并通过高度可调节的支架固定PPR清洗管位置，在PPR清洗管喷清水的同时，缸筒自旋转，实现对内表面渗透液的清洗；

所述PPR清洗管直径为30mm，长度为2500mm，管上按20mm间距设有φ2mm孔100个，并且PPR清洗管距离缸筒内表面不小于100mm，水压力不大于0.15MPa；

第五步：将第四步清洗后的缸筒干燥处理；

第六步：将第五步干燥后的缸筒放置在显像槽中，在显像粉喷嘴与压缩空气喷嘴的共同作用下，完成内表面显像；

所述显像粉喷嘴、压缩空气喷嘴沿缸筒长度方向平行设置在缸筒一端，显像粉借助压缩空气吹到缸筒内表面，使得缸筒内边面得到100%显像，显像粉喷嘴停止工作后，压缩空气喷嘴应再吹10s以去除多余显像粉，如果还有多余显像粉，由人工持空气枪吹拂，直至符合要求，并且去除操作应在规定的显像时间内完成，干粉显像时间10min～240min；

第七步：将带有UV-A光源的内窥镜放在内窥镜支撑装置上并调整内窥镜位置；

所述内窥镜支撑装置包括支架、第一悬臂座、减速机、第二悬臂座和悬臂，所述第一悬臂座和第二悬臂座对称设置在支架顶部，所述悬臂水平穿过第一悬臂座和第二悬臂座上部的悬臂孔后伸到缸筒内表面，并且在悬臂伸到缸筒内表面的一端设有带UV-A光源的内窥镜，所述减速机用于驱动悬臂在缸筒内表面的伸缩行进，所述缸筒通过设在缸筒下方的转动支架实现旋转；

第八步：使用带有UV-A光源的内窥镜观测缸筒内表面，内窥镜镜头焦距范围内，UV-A光源距缸筒内表面表面上的辐射照度应不低于500μW/cm2，环境白光照度应不大于20lx，检测人员应有不少于5min的暗适应时间；

第九步：评定检测出的缺陷是否合格，并记录结果。

所述第一步中通过溶剂清洗或者超声清洗对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗。

所述第二步中及第五步中的缸筒干燥方式为干燥箱烘干或者热风吹干。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果。

一、φ150-φ320mm油缸缸筒内表面采用本发明后可实现：

1、解决油缸缸筒内表面不能100%检测的瓶颈；

2、灵敏度达到检测的要求：使用观察系统检测，在分辨率不小于1028X768内置或外置显示屏上发现及显示的最小线性缺陷尺寸 宽X深=0.5X100微米；

3、检测系统内窥镜支撑工装旋转及悬臂步进参数能够满足对内径φ150-320mm油缸缸筒内表面线性缺陷检测可靠性的要求。

4、提高检测效率：缸筒内表面半自动化检测：由原来检测一件缸筒90min提高到每件检测45min。

二、本发明将带支架的PPR清洗管穿入缸筒中，在喷水的同时，缸筒通过下方的滚轮驱动来顺时针或逆时针自旋转，实现对内表面完全清洗，清洗均匀不会出现过清洗的情况，同时通过支架调节水洗距离，解决缸筒内表面清洗不均匀的瓶颈。

附图说明

图1为现有技术中多级起竖液压油缸缸筒的制造加工工艺路线图。

图2为本发明多级起竖液压油缸缸筒内表面检测的工艺流程图。

图3为本发明内窥镜支撑装置的结构示意图。

图中，1为支架，2为第一悬臂座，3为减速机，4为第二悬臂座，5为悬臂，6为缸筒，7为转动支架。

具体实施方式

如图2、图3所示，多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，按照以下步骤进行：

第一步：对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗；

第二步：将第一步内外表面清洗后的缸筒干燥处理；

第三步：将第二步干燥后的缸筒放置在渗透槽中，保证整个缸筒浸泡在渗透槽的渗透液中，使内表面得到充分的渗透，渗透5min后，用升降支架将缸筒升起，滴落10min，所述渗透液的灵敏度等级不得低于2级，并且渗透液、缸筒和渗透环境的温度在10℃～40℃范围内；

第四步：清洗经过第三步渗透液处理的缸筒；

清洗缸筒外表面时，水温应在10℃～40℃范围内，水压不大于0.2MPa，喷水嘴与缸筒外表面的间距不小于300mm；

清洗缸筒内表面时，将带支架的PPR清洗管水平穿入缸筒中，并通过高度可调节的支架固定PPR清洗管位置，在PPR清洗管喷清水的同时，缸筒自旋转，实现对内表面渗透液的清洗；

所述PPR清洗管直径为30mm，长度为2500mm，管上按20mm间距设有φ2mm孔100个，并且PPR清洗管距离缸筒内表面不小于100mm，水压力不大于0.15MPa；

第五步：将第四步清洗后的缸筒干燥处理；

第六步：将第五步干燥后的缸筒放置在显像槽中，在显像粉喷嘴与压缩空气喷嘴的共同作用下，完成内表面显像；

所述显像粉喷嘴、压缩空气喷嘴沿缸筒长度方向平行设置在缸筒一端，显像粉借助压缩空气吹到缸筒内表面，使得缸筒内边面得到100%显像，显像粉喷嘴停止工作后，压缩空气喷嘴应再吹10s以去除多余显像粉，如果还有多余显像粉，由人工持空气枪吹拂，直至符合要求，并且去除操作应在规定的显像时间内完成，干粉显像时间10min～240min；

第七步：将带有UV-A光源的内窥镜放在内窥镜支撑装置上并调整内窥镜位置；

所述内窥镜支撑装置包括支架1、第一悬臂座2、减速机3、第二悬臂座4和悬臂5，所述第一悬臂座2和第二悬臂座4对称设置在支架1顶部，所述悬臂5水平穿过第一悬臂座2和第二悬臂座4上部的悬臂孔后伸到缸筒6内表面，并且在悬臂5伸到缸筒6内表面的一端设有带UV-A光源的内窥镜，所述减速机3用于驱动悬臂5在缸筒6内表面的伸缩行进，所述缸筒6通过设在缸筒6下方的转动支架7实现旋转；

第八步：使用带有UV-A光源的内窥镜观测缸筒内表面，内窥镜镜头焦距范围内，UV-A光源距缸筒内表面表面上的辐射照度应不低于500μW/cm2，环境白光照度应不大于20lx，检测人员应有不少于5min的暗适应时间；

第九步：评定检测出的缺陷是否合格，并记录结果。

所述第一步中通过溶剂清洗或者超声清洗对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗。

所述第二步中及第五步中的缸筒干燥方式为干燥箱烘干或者热风吹干。

所述第一步中的溶剂清洗包括溶剂液体清洗和溶剂蒸气除油等方法，它们主要用于清除各类油、油脂、油膜、腊、密封胶、油漆及普通有机污物等。

所述第一步中的超声清洗是一种在溶剂和清洗剂中辅以超声波振动，以提高清洗效果和减少清洗时间的清洗方法。如果是清除无机污物，例如清除锈蚀、夹渣、盐类、腐蚀物等，则应采用水和洗涤剂。如果是清除有机污物，例如油脂、油膜等，则应采用有机溶剂。超声清洗后，施加渗透液前，应加热工件，去除溶剂、清洗剂；然后，将工件冷却至50℃以下。

所述第二步中的干燥方式可用干净的布擦干、压缩空气吹干，热风吹干、干燥箱烘干等办法。实际应用中，常将多种干燥方式结合起来使用。第五步的干燥方式与第二步相同。

所述缸筒预处理包括第一步和第二步。

所述第三步中，渗透液可选用美国磁通ZL-60D荧光渗透液，缸筒在渗透处理后停留时间不超过60min。

所述第四步中的缸筒清洗应在适当的黑光灯下（对Ⅰ类）进行检查，尽量缩短水洗时间，以零件表面形成合适的本底为宜，避免过洗。

所述第七步中的内窥镜支撑装置：

a、由步进电机带动支撑摄像头的悬臂在缸筒内自由伸缩，0-20m/min可调；

b、工艺装备总长4500mm，缸筒支撑平台总长1500mm；

c、缸体在滚轮驱动下顺时针或逆时针转动，0-10r/min可调；

在此基础上实验测定形成稳定图像时支撑滚轮的转速，将其转速值（或变频器频率）纳入操作规范当中，正确指导操作人员。

d、整个支撑装置在参数调整完毕后可实现摄像头支撑悬臂自动步进和缸体在滚轮驱动下自动旋转同步进行，以配合内窥镜对内表面100%扫查的图像录制。；

所述第八步中使用带有UV-A光源的内窥镜观测缸筒内表面时，通过以下实验来确定和优化各参数

1） 内窥镜镜头光源达到工件表面的辐照度不小于500μW/cm2时，镜头与工件表面的焦距；

2）通过对荧光渗透检测后观察带有宽×深=0.5×100微米人工缺陷的灵敏度试片，图像清晰，缺陷易识别的最佳焦距。

3）主要技术指标研究：

a、主机一台，内置或外置显示屏分辨率不小于1028X768 ；分辨率越高，对于显示细小缺陷细节的能力越高；

b、根据缸筒尺寸，要求探头直径≤8.4mm、有效长度≥3200mm；能够满足2500mm以下长度的缸体内表面100%扫查；

c、探头导向弯曲度不小于180。；可实现摄像头在缸体内表面进行角度调整，帮助寻找缺陷的最佳角度；

d、具备捕获静态图像和实时视频功能，能够实现对缸体内表面100%扫查到的动态图像进行录制；

e、摄像头像素≥44万像素；

f、光学镜头焦距范围4-190mm，广角≥100.。以提高检测效率的前提下，在焦距范围内实验确定最大焦距和最佳图像效果及最大观察面之间的关系；

g、系统应配备黑/白两种光源，且可切换，便于在检测过程中即时转换黑/白两种光，实现在白光环境下对黑光下发现的缺陷复检；在焦距50mm处，黑光的辐照度≥500μW/cm2，白光照度≥500Lx；

h、光学镜头表面或紫外光源出口需安装滤光片，能够滤掉大部分的白光成分；

i、系统能够分辨细小线性缺陷，形成的图像应清晰、宜识别。

本发明的整个检测过程是在暗室中进行，检测人员进入暗室后要有一个暗室适应时间，也就是第八步中所述的检测人员的暗适应时间，一般标准规定是五分钟。

上述实施例是对本发明结构的解释而非限制，在不脱离本发明原理前提下所作的变形也在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，其特征在于按照以下步骤进行：

第一步：对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗；

第二步：将第一步内外表面清洗后的缸筒干燥处理；

第三步：将第二步干燥后的缸筒放置在渗透槽中，保证整个缸筒浸泡在渗透槽的渗透液中，使内表面得到充分的渗透，渗透5min后，用升降支架将缸筒升起，滴落10min，所述渗透液的灵敏度等级不得低于2级，并且渗透液、缸筒和渗透环境的温度在10℃～40℃范围内；

第四步：清洗经过第三步渗透液处理的缸筒；

清洗缸筒外表面时，水温应在10℃～40℃范围内，水压不大于0.2MPa，喷水嘴与缸筒外表面的间距不小于300mm；

清洗缸筒内表面时，将带支架的PPR清洗管水平穿入缸筒中，并通过高度可调节的支架固定PPR清洗管位置，在PPR清洗管喷清水的同时，缸筒自旋转，实现对内表面渗透液的清洗；

所述PPR清洗管直径为30mm，长度为2500mm，管上按20mm间距设有φ2mm孔100个，并且PPR清洗管距离缸筒内表面不小于100mm，水压力不大于0.15MPa；

第五步：将第四步清洗后的缸筒干燥处理；

第六步：将第五步干燥后的缸筒放置在显像槽中，在显像粉喷嘴与压缩空气喷嘴的共同作用下，完成内表面显像；

所述显像粉喷嘴、压缩空气喷嘴沿缸筒长度方向平行设置在缸筒一端，显像粉借助压缩空气吹到缸筒内表面，使得缸筒内表 面得到100%显像，显像粉喷嘴停止工作后，压缩空气喷嘴应再吹10s以去除多余显像粉，如果还有多余显像粉，由人工持空气枪吹拂，直至符合要求，并且去除操作应在规定的显像时间内完成，干粉显像时间10min～240min；

第七步：将带有UV-A光源的内窥镜放在内窥镜支撑装置上并调整内窥镜位置；

所述内窥镜支撑装置包括支架（1）、第一悬臂座（2）、减速机（3）、第二悬臂座（4）和悬臂（5），所述第一悬臂座（2）和第二悬臂座（4）对称设置在支架（1）顶部，所述悬臂（5）水平穿过第一悬臂座（2）和第二悬臂座（4）上部的悬臂孔后伸到缸筒（6）内表面，并且在悬臂（5）伸到缸筒（6）内表面的一端设有带UV-A光源的内窥镜，所述减速机（3）用于驱动悬臂（5）在缸筒（6）内表面的伸缩行进，所述缸筒（6）通过设在缸筒（6）下方的转动支架（7）实现旋转；

第八步：使用带有UV-A光源的内窥镜观测缸筒内表面，内窥镜镜头焦距范围内，UV-A光源距缸筒内表面表面上的辐射照度应不低于500μW/cm2，环境白光照度应不大于20 lx，检测人员应有不少于5min的暗适应时间；

第九步：评定检测出的缺陷是否合格，并记录结果。

2.根据权利要求1所述的多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，其特征在于：所述第一步中通过溶剂清洗或者超声清洗对多级起竖液压油缸缸筒内外表面清洗。

3.根据权利要求1或2所述的多级起竖液压油缸缸筒的内表面检测方法，其特征在于：所述第二步中及第五步中的缸筒干燥方式为干燥箱烘干或者热风吹干。