CN108195945A - 一种柱塞弹簧超声波检测对比试样制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞弹簧超声波检测对比试样制作方法，包括确定对比试样数量及“人工伤口”位置、夹具设计、对比试样的制作、“人工伤口”制作和计量与检验的步骤。采用本发明的方法制作对比试样，减少了出现柱塞弹簧断裂的情况，还提高了产品合格率，更确保了检测的准确性。在用超声波检测柱塞弹簧的过程中，还可以增加白层去除效果和湿吹沙效果的检测，为超声波检测范围的扩展积累实际经验。

Description

一种柱塞弹簧超声波检测对比试样制作方法

技术领域

本发明属于无损检测领域，具体涉及一种柱塞弹簧超声波检测对比试样制作方法。

背景技术

近年来，受材料、加工工艺、质量要求等的限制，相关技术人员都在研究用超声瑞利表面波的检测方法检测柱塞弹簧的表面和近表面缺陷。

事实证明，采用超声波检测柱塞弹簧的方法是可行的。但在实际工作中，由于研究人员对柱塞弹簧的结构及瑞利表面波原理不够理解，相关试验工作做得少，造成缺乏一种标准的超声波检测的方法，即标准制定的不够全面和不准确。并且，超声波检测柱塞弹簧还没有相应的对比试样制作规范。一般均根据设计的要求，使用一件在1/2处打“人工伤口”的柱塞弹簧作为对比试样，这样制作的柱塞弹簧检测合格率极低，因此需要一种对检测结果的准确性至关重要的柱塞弹簧对比试样。

发明内容

本发明的目的是：本发明根据瑞利表面波原理、超声波检测柱塞弹簧的方法、柱塞弹簧的设计要求、结构特点、加工工艺等，确定对比试样验收标准、对比试样数量、对比试样“人工伤口”位置；根据维氏硬度计的技术指标和柱塞弹簧的尺寸结构等，制作夹具；制作一组既符合设计技术要求又满足使用性能的柱塞弹簧超声波检测对比试样。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种柱塞弹簧超声波检测对比试样制作方法，包括以下步骤：

1)确定对比试样数量及“人工伤口”位置：

由于同一大小的缺陷，所在弹簧的位置不同，其超声波显示的波高也不同，因此根据多次试验确定柱塞弹簧对比试样的数量n为：n＝((弹簧总圈数－2)/2)－1个，再确定“人工伤口”的位置：柱塞弹簧的最中间圈有一个、第三圈有一个，其它在中间圈和第三圈之间，平均每圈一个；

2)夹具设计：

设计柱塞弹簧的夹具包括：底座(1)和支承块(2)，支承块(2)为一长条状柱体，插入柱塞弹簧中心，起支承和固定作用，底座(1)包括下部支座和上部两个内凹形弹簧卡槽，两个内凹形弹簧卡槽分别卡在柱塞弹簧两圈之间，在柱塞弹簧外侧起支承和固定作用；

3)柱塞弹簧对比试样的制作：

3.1)备料：选择表面光滑，无任何划伤的材料，材料为1Cr18Ni9钢丝，钢丝规格：Φ2；

3.2)绕制：使用普通车床冷绕钢丝，同时注意钢丝表面保护，避免有碰伤；

3.3)稳定回火：采用井式炉回火，回火温度400±5℃，再空气冷却60分钟，避免有碰伤；

3.4)钳加工：磨端面必须保证3/4精磨，去除端面毛刺；

3.5)二次稳定回火：采用井式炉回火，回火温度400±5℃，再空气冷却45分钟，避免有碰伤；

3.6)立定：对比试样圈与圈压紧往复120次，避免有碰伤；

3.7)除油：按工艺要求进行除油，避免有碰伤；

3.8)检验：按工艺要求进行相关检验，并进行超声波检测；

4)“人工伤口”制作

采用HVS—50数显维氏硬度计制作柱塞弹簧的“人工伤口”，制作步骤：

4.1)按步骤1)要求，确定柱塞弹簧“人工伤口”的位置并划线；

4.2)将夹具固定在维氏硬度计上；

4.3)将步骤3)制作的柱塞弹簧对比试样安装在夹具上进行调试；

4.4)维氏硬度计用倍率：20X，X值：50公斤，在划线部位打“人工伤口”；

5)柱塞弹簧对比试样“人工伤口”的计量与检验：

由于“人工伤口”形状为四棱锥型，经推算在“人工伤口”深度h＝0.06mm时，其对角线L为0.42mm，因此采用检验装置检测柱塞弹簧对比试样对角线尺寸L值，若L＝0.42mm±0.005，则认为“人工伤口”位置准确不偏。

有益效果：

采用本发明的方法制作对比试样，减少了出现柱塞弹簧断裂的情况，还提高了产品合格率，更确保了检测的准确性。在用超声波检测柱塞弹簧的过程中，还可以增加白层去除效果和湿吹沙效果的检测，为超声波检测范围的扩展积累实际经验。

附图说明

图1为柱塞弹簧的夹具结构图；

图2为支承块示意图；

图3为柱塞弹簧对比试样3圈处“人工伤口”超声波波形图样。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的柱塞弹簧超声波检测对比试样制作过程为：

1.超声波检测柱塞弹簧的原理分析

瑞利表面波在弹簧上的传播与在平面上、柱面上的传播不同，也不像一般书籍上介绍的是沿钢丝轴线直线传播，而是根据探头在弹簧支撑圈上的耦合位置、弹簧指数，瑞利表面波以不同的角度绕弹簧钢丝轴线旋转前进(即发射出的超声声束轨迹为一个以钢丝表面为轴线的螺旋)。当声束沿钢丝内外表面穿过时，其扩散角将有所不同。

2.超声波检测柱塞弹簧的方法

将探头放在涂有耦合剂的柱塞弹簧支撑平面上稍用力压紧，使其保证充分接触，然后前后缓慢移动，同时在一定范围内左右摆动，探头每次在柱塞弹簧支撑面上接触的时间不少于2s。在每个柱塞弹簧两端的支撑平面上各检测一次。整个检测过程中始终保持手指清洁。

3.确定验收标准

设计要求其钢丝表面应光滑、洁净、不得有裂纹、折迭、结疤、起刺等有害缺陷。允许有划伤和麻点，但其深度不超过直径公差之半。由于柱塞弹簧钢丝直径为2mm，公差+0.04，考虑到柱塞弹簧在加工工艺中有活性氮化前的湿吹砂工序，所以理论确定缺陷深度应不超过0.05mm。经过大量的疲劳试验，最后确定柱塞弹簧“人工伤口”深度应不超过0.06mm，“伤口”形状为四棱锥型。

4.确定对比试样数量及“人工伤口”位置

由于同一大小的缺陷，所在弹簧的位置不同，其超声波显示的波高也不同，因此根据多次试验确定柱塞弹簧对比试样的数量n为：n＝((弹簧总圈数－2)/2)－1个，再确定“人工伤口”的位置：柱塞弹簧的最中间圈有一个、第三圈有一个，其它在中间圈和第三圈之间，平均每圈一个。

例如：柱塞弹簧共16圈，其“伤口”数量为6个，位置应在3、4、5、6、7、8圈(内或外)表面处。

5.夹具的设计

设计柱塞弹簧的夹具包括：底座(1)和支承块(2)，支承块(2)为一长条状柱体，插入柱塞弹簧中心，起支承和固定作用，底座(1)包括下部支座和上部两个内凹形弹簧卡槽，两个内凹形弹簧卡槽分别卡在柱塞弹簧两圈之间，在柱塞弹簧外侧起支承和固定作用，如图1－2所示；

6.柱塞弹簧对比试样的制作

用来制作对比试样的柱塞弹簧，必须严格按照柱塞弹簧的加工工艺进行加工。

柱塞弹簧对比试样制作工序及要求：

1)备料：选择表面光滑，无任何划伤的材料，材料为1Cr18Ni9钢丝，钢丝规格：Φ2；

2)绕制：使用普通车床冷绕钢丝，同时注意钢丝表面保护，避免有碰伤；

3)稳定回火：采用井式炉回火，回火温度400±5℃，再空气冷却60分钟，避免有碰伤；

4)钳加工：磨端面必须保证3/4精磨，去除端面毛刺；

5)二次稳定回火：采用井式炉回火，回火温度400±5℃，再空气冷却45分钟，避免有碰伤；

6)立定：对比试样圈与圈压紧往复120次，避免有碰伤；

7)除油：按工艺要求进行除油，避免有碰伤；

8)检验：按工艺要求进行相关检验，并进行超声波检测；

7.“人工伤口”制作

采用HVS—50数显维氏硬度计制作柱塞弹簧的“人工伤口”，制作步骤：

1)按第4点中的要求，确定柱塞弹簧“人工伤口”的位置并划线；

2)将夹具固定在维氏硬度计上；

3)将柱塞弹簧对比试样安装在夹具上进行调试；

4)维氏硬度计用倍率：20X，X值：50公斤，在划线部位打“人工伤口”。

8.柱塞弹簧对比试样“人工伤口”的计量与检验

由于“人工伤口”形状为四棱锥型，经推算在“人工伤口”深度h＝0.06mm时，其对角线L为0.42mm，因此采用检验装置检测柱塞弹簧对比试样对角线尺寸L值，若L＝0.42mm±0.005，则认为“人工伤口”位置准确不偏

9.现场验证

柱塞弹簧对比试样超声波波形图样如图3所示，图3示出了柱塞弹簧对比试样3圈处“人工伤口”超声波波形图样。

10.验证结论

采用本发明的方法制作对比试样，经过长期对在役分解的柱塞弹簧进行超声波试验跟踪检测，不但没有出现柱塞弹簧断裂的情况，还提高了产品合格率，更确保了检测的准确性。在用超声波检测柱塞弹簧的过程中，还增加了白层去除效果和湿吹沙效果的检测等，为超声波检测范围的扩展积累了大量的实际经验。

Claims (4)

1.一种柱塞弹簧超声波检测对比试样制作方法，包括以下步骤：

1)确定对比试样数量及“人工伤口”位置；

2)夹具设计：

设计柱塞弹簧的夹具包括：底座(1)和支承块(2)，支承块(2)为一长条状柱体，插入柱塞弹簧中心，起支承和固定作用，底座(1)包括下部支座和上部两个内凹形弹簧卡槽，两个内凹形弹簧卡槽分别卡在柱塞弹簧两圈之间，在柱塞弹簧外侧起支承和固定作用；

3)柱塞弹簧对比试样的制作；

4)“人工伤口”制作：采用HVS—50数显维氏硬度计制作柱塞弹簧的“人工伤口”；

5)柱塞弹簧对比试样“人工伤口”的计量与检验：

由于“人工伤口”形状为四棱锥型，经推算在“人工伤口”深度h＝0.06mm时，其对角线L为0.42mm，因此采用检验装置检测柱塞弹簧对比试样对角线尺寸L值，若L＝0.42mm±0.005，则认为“人工伤口”位置准确不偏。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对比试样数量及“人工伤口”位置为：由于同一大小的缺陷，所在弹簧的位置不同，其超声波显示的波高也不同，因此根据多次试验确定柱塞弹簧对比试样的数量n为：n＝((弹簧总圈数-2)/2)-1个，再确定“人工伤口”的位置：柱塞弹簧的最中间圈有一个、第三圈有一个，其它在中间圈和第三圈之间，平均每圈一个。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：

3.1)备料：选择表面光滑，无任何划伤的材料，材料为1Cr18Ni9钢丝，钢丝规格：Φ2；

3.2)绕制：使用普通车床冷绕钢丝，同时注意钢丝表面保护，避免有碰伤；

3.3)稳定回火：采用井式炉回火，回火温度400±5℃，再空气冷却60分钟，避免有碰伤；

3.4)钳加工：磨端面必须保证3/4精磨，去除端面毛刺；

3.5)二次稳定回火：采用井式炉回火，回火温度400±5℃，再空气冷却45分钟，避免有碰伤；

3.6)立定：对比试样圈与圈压紧往复120次，避免有碰伤；

3.7)除油：按工艺要求进行除油，避免有碰伤；

3.8)检验：按工艺要求进行相关检验，并进行超声波检测。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤4)“人工伤口”的制作步骤具体为：

4.1)按步骤1)要求，确定柱塞弹簧“人工伤口”的位置并划线；

4.2)将夹具固定在维氏硬度计上；

4.3)将步骤3)制作的柱塞弹簧对比试样安装在夹具上进行调试；

4.4)维氏硬度计用倍率：20X，X值：50公斤，在划线部位打“人工伤口”。