CN108828063A - 一种微通道平行流管的涡流检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微通道平行流管的涡流检测方法，包括安装涡流检测设备，并配置矫正导向装置；将平行流管水平至于涡流检测设备的检测工位，并通过矫正导向装置导向；根据不同规格的平行流管配备其专用的孔型探头；通过多种频率的交流电流激励涡流检测设备的孔型探头的检测线圈；控制检测线圈的频率和灵敏度，获取涡流检测信号；将涡流检测信号纵向标识分区；将涡流检测信号横向标识分区；获得平行流管的涡流检测结果。本发明一种微通道平行流管的涡流检测方法由涡流检测信号的三段化标识及数据库化数据和用户使用结论来确定的，较人为的比对缺陷试样模式规范更可靠。

Description

一种微通道平行流管的涡流检测方法

技术领域

本发明涉及质量检测领域，尤其涉及一种微通道平行流管的涡流检测方法。

背景技术

对于挤压铝合金管材(微通道平行流管)等的产品质量检测方法为标准的涡流探伤一般利用管材纵向通过一种或几种频率的交流电流激励线圈，线圈的电性能由于管材的接近而变化，这种变化取决于线圈与管材间的距离、管材的几何尺寸、导电率和导磁率，以及管材的冶金与机械缺陷。当管材通过线圈时，由于管材的这些变量差异，所引起的电磁效应的变化产生了电信号，信号经过放大和转换后驱动报警或显示的装置，进行报警、记录以及分选.最终检测出有缺陷的管材。

为利于调整和校验探伤仪器和传动设备，以保证探伤灵敏度、重复性和分辨能力等，一般都必须按一定的标准制定标准缺陷试样。

对以微通道平行流管为主的精密管材类产品的质量指标没有深刻地理解和体会，现有的涡流探伤原理与对应的产品探伤理论体系、工艺参数、算法及判定方法等远远落后于微通道平行流管为主的精密管材类产品实际情况。

以微通道平行流管为例：

1、薄壁、薄筋化(如0.25mm左右)的微通道平行流管断面外形尺寸公差小于±0.02mm，壁厚公差小于±0.02mm，微孔的水力学直径0.5～1mm或小于此,属于超精密空心型材；如此任何较大的，甚至是微小的气泡、夹杂，内部组织不细小、均匀，以及产品断面的任一部位的挤压不饱满，都将影响微通道平行流管的强度指标。尤对环境友好型工质CO₂空调系统中高压工作压力要到13MPa以上，设计压力要达到42.5MPa，微通道平行流管都这些内在质量指标就更为重要。

2、因为平行流热交换器是以平行流管、翅片和集流管材料为主组合于500℃左右钎焊而成，从钎焊原理可知焊料原子在晶界、第二相与基体的界面扩散的速度都远大于在晶粒内的扩散速度，加之焊料合金原子与铝合金平行流管的基体扩散组合而成的组织强度远低于原始合金材料强度；特别是存在于平行流管中表层、或次表层的微细气泡及可在高温、高压诱变、反应产生气体的夹杂不可避免，在500℃左右的高温状态下气泡长大、被“焊穿”的气泡因堆积钎焊料(包括在第二相、晶界处等)形成高浓度梯度扩散的态势，势必极大地降低薄壁的平行流管铝合金基体某点或区域的有效耐压厚度，影响平行流管的抗压强度给钎焊后的交换器抗压强度及合格率带来灾难性后果——“木桶效应”可形象地表征平行流管不良组织与钎焊原理共同作用于热交换器合格率的影响本质。即任何微通道平行流管的内、外在缺陷(包括喷锌组织)经500℃左右钎焊后都会被无限放大，严重影响平行流热交换器的抗压强度。

3、因为一套微通道平行流管热交换器大约有50--150支微通道铝平行流管，只要一支出现气密性缺陷(如气孔、夹杂等)，则整个空调器就会报废，目前的共识是质量标准以PPM(100万件)计，衡量标准为15PPM以下。

据GB/T 5126-2013对比试样的最小人工缺陷孔径为Φ0.20mm，这样的缺陷对于目前平行流管的生产已经是最大的质量问题了。

显然，如果按现有的涡流探伤标准、工艺技术及装备来进行以微通道平行流管为主的精密管材类产品的质量检测是不行的，是会把涡流探伤的应用带入误区的。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种微通道平行流管的涡流检测方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种微通道平行流管的涡流检测方法，包括以下步骤：

S1、安装涡流检测设备，并配置矫正导向装置；

S2、将平行流管水平至于涡流检测设备的检测工位，并通过矫正导向装置导向；

S3、根据不同规格的平行流管配备其专用的孔型探头；

S4、通过多种频率的交流电流激励涡流检测设备的孔型探头的检测线圈；

S5、控制检测线圈的频率和灵敏度，获取涡流检测信号；

S6、将涡流检测信号纵向标识分区，包括合格区域、待甄别区域和不合格区域；

所述合格品区域包含低波波动区域，表征是否平稳挤压；

所述待甄别区域包含挤压制品小缺陷和挤压工艺小波动反应；

所述不合格区域包含大缺陷区和致命缺陷区；

S7、将涡流检测信号横向标识分区，包括挤压制品较多材料和工艺缺陷区、材料和工艺剧极波动区和基本稳定生产区；

S8、获得平行流管的涡流检测结果。

具体地，所述矫正导向装置为三辊导向装置或五辊导向装置。

本发明的有益效果在于：

本发明一种微通道平行流管的涡流检测方法由涡流检测信号的三段化标识及数据库化数据和用户使用结论来确定的，较人为的比对缺陷试样模式规范更可靠。

附图说明

图1是本发明所述的种微通道平行流管的涡流检测方法步骤S6和S7的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

依据涡流检测的基本原理，提出涡流检测平行流管质量的应用层面的理论及实践体系，即：

1、一定范围内的断面密度(组织)均匀性；

2、一定范围内断面的第二相(除铝基体组织外的组织，包括气孔等)均匀性的算法、工艺参数、数据库及判定方法(标准)等；由此：从根本上解决微通道平行流管为主的精密管材类产品的宏观、细小及微观等的缺陷有效探伤问题；同时达到将涡流检测上升至为一套可对挤压装备、工具及挤压模具，挤压工艺等进行有效监测、挤压产品判定的内涵丰富的铝及合金的挤压或拉拔产品质量的检测系统。

对连续挤压产品质量缺陷的分类：

一、宏观缺陷

1、挤压制品的尺寸精度缺陷：对于微通道平行流管主要体现为弯曲、划痕，断面壁厚不均、内筋未(完整)焊合等，这些一定时间或完全持续的尺寸精度缺陷目前是不能用涡流检测的手段来进行检测的；实践表明，当这些尺寸精度缺陷为周期或断续出现时，涡流检测可在其起点或终点有所反应，但不能有效判定其缺陷类型。即对于穿过式涡流探伤方法，一定轴向连续的挤压制品缺陷涡流检测是无能为力地。

2、点状缺陷：气泡、孔洞，表面凸起、凹坑及折皱，“大颗粒”夹杂、铝合金第二相聚集长大等，这些缺陷目前的涡流探伤方法可以有效进行检测。

二、细小缺陷

对于小于0.2～0.1mm以下的细小点状缺陷，目前的涡流探伤方法标准在实际生产中会让人无所适从；而如前因为微通道平行流管的钎焊特性，以及我们生产实际揭示的这类缺陷是其必须被列入非合格品的现实，因此此类缺陷就必须依据不同规格的微通道平行流管产品及所用铝合金材料建立相应自我的探伤原则及企业标准。

三、微观缺陷

表征精细平稳挤压的微通道平行流管表面的振纹——造就其产品断面积的微细周期或持续的面积变化，因挤压铝流速于产品断面积上的不均产生的密度不均匀，或因进入涡流检测探头前的机械矫正造就的产品断面密度、电学特性的变化；以及除铝基体组织以外的所有微细(微米级别)合金化合物、各种点状缺陷的第二相组织(我们称之为“泛第二相”)的均匀分布程度应是即将很快到来的微通道平行流管产品质量好坏的具体体现——如0.15mm左右壁(筋)厚或CO2空调系统所需的超高强度的微通道平行流管。

针对生产实践提出铝合金组织的“泛第二相”概念，微观缺陷的“不可探知”及“法不责众”的容忍和“模糊”化。

在金属材料的研究中，一般仅把与基体金属形成的化合物的组织称之为第二相，但目前在钢铁材料研究中提出内容更广阔的第二相概念，即凡是存在于材料中的除基体以外的组织——哪怕是杂质，只有能进行有效地控制或转化其形态、分布状态就会对材料有好的作用时，其存在就如传统意义的第二相。

如铝合金中的含气——还有含渣是不可能彻底消除的，但只要将其经过连铸连轧及一次或多次的剪切变形挤压，撕裂、揉碎并弥散分布于铝合金中，至少该组织的存在提高了铝合金的强度。

由此微观状态尽可能弥散分布于铝合金中除铝基体组织以外的所有微细(微米级别)合金化合物、各种点状缺陷的第二相组织，我们就称之为“泛第二相”组织。

对于上述的微观缺陷，从生产的角度而言是不能细查——即不可或不值得探知的；数学的最终发展就是模糊数学，对这些极为复杂众多属性的微观缺陷我们的观点就是容忍和“模糊”化；因为，其只要是一出现分布非弥散化或聚集长大便成为细小的缺陷，就可用我们下述的涡流探测方法检测出来，但从其表征精细挤压的角度而言又有引起我们足够的重视。

本发明一种微通道平行流管的涡流检测方法，包括以下步骤：

1、安装目前成熟的市售涡流检测基础设备，并配置矫正导向装置，矫正导向装置为三辊导向装置或五辊导向装置，经过呈对称布置的矫正导向装置，以尽可能地保证平行流管高精确有效矫正及导向的前提下防止制品的矫正塑性变形带来的涡流信号失真干扰，将平行流管水平至于涡流检测设备的检测工位，并通过矫正导向装置导向；

2、因为频率与检测深度成反比关系，与被检测的缺陷尺寸也是反比关系，因此在保证管材进入涡流检测探头具有尽可能高的外形形态精度外，达到0.5以上接近0.9的涡流检测的填充系数的工艺参数，根据不同规格的平行流管配备其专用的孔型探头；

3、通过多种频率的交流电流激励涡流检测设备的孔型探头的检测线圈；

利用管材纵向通过一种或几种频率的交流电流激励线圈，线圈的电性能由于管材的接近而变化，这种变化取决于线圈与管材间的距离、管材的几何尺寸、导电率和导磁率，以及管材的冶金与机械缺陷。

无论挤压管材的内部组织如何，其断面面积或密度的波动都会使探头线圈的电性能示出的基础波形发生波动；这种波形对应地就是是否达到平稳挤压的挤压装备、工模具、挤压工艺等等的反应。

对于一定宏观、细小的缺陷，要么是单位面积的密度突变(如气泡、孔洞、凹坑及凸起等)，或是单位面积的密度变化虽很小，但由于其导电率和导磁率变化较大(如夹杂、合金第二相聚集等)，究其实质都是单位面积下密度均匀性——基体组织细小、泛第二相弥散分布的问题；经我们长年的生产实践及研究原材料产生的被检测缺陷占30～50％，挤压装备及工艺占70～50％；原材料产生缺陷的根源在于表面的不纯净组织、内部的含气、夹杂以及晶粒和第二相组织的不均匀弥散化，挤压尤其是连续挤压除将原材料表面的不纯净组织带入挤压制品中，以及不能将原材料的内在组织、缺陷经多次的剪切变形挤压，撕裂、揉碎并均匀细化和弥散外，挤压轮及沟槽中存在的氧化铝颗粒、摩擦产生的铁屑、杂质、挤压窝入的气体，油、化学清洗后残留的化学物等等，都会立竿见影地产生涡流检测缺陷报警。

4、控制检测线圈的频率和灵敏度，获取涡流检测信号；

主要控制频率(单位KHZ)和灵敏度(单位dB)这两个参数。依涡流检测的物理电学原理，其探头的频率高低与微细缺陷接触呈正比关系，频率愈高对微观缺陷的检出率就愈高，但也存在频率愈高所检测的挤压制品有效深度也愈浅——若在管内壁存在较大宏观或细小缺陷时不能有效检测出来就会留下致命的后患！因此涡流检测探头的频率与精密管材产品的壁厚存在一定的比例关系；灵敏度愈高对连续缺陷的分辨率也就愈高，但太高会发生“敏感过度”干扰正常的生产过程，我们一般控制在60％左右。

对于不同壁厚及不同后续在加工和不同服役条件的精密管材，在频率(单位KHZ)和灵敏度(单位dB)这两个参数的基础上辅以相位角，以及通用涡流检测设备信号代号固有存在的情况下，尽可能多地解剖缺陷样以回溯信号形态、挤压工艺参数、工模夹具状态等，同时经用户在我们确定了一定频率、灵敏度参数挤压制品的生产检验，从而建立自己的相应数据库——最终都是为合理确定频率(单位KHZ)和灵敏度(单位dB)这两个制定生产的关键参数。

5、将涡流检测信号纵向标识分区，包括合格区域、待甄别区域和不合格区域，将涡流检测信号横向标识分区，包括挤压制品较多材料和工艺缺陷区、材料和工艺剧极波动区和基本稳定生产区；

如图1所示，根据实践、生产的规律和经验，我们把涡流检测信号纵向上的标识分为三个区，即合格品区域、待甄别区域和不合格品区域。其中合格品区域包含了底波波动区域——表征是否平稳挤压；待甄别区域更多体现为挤压制品的微细小缺陷及挤压工艺的一些微小波动的反应，对该区域的判决取决于实际的应用；不合格品区域包含了较大缺陷区及致命缺陷区域，该区域集中表征了前述的宏观缺陷，宏观缺陷及细小缺陷之间的缺陷问题，以及挤压用原材料的精度、表面缺陷和挤压工艺、挤压工模具、挤压装备等等的诸多问题。

同时把涡流检测信号横向上的标识也分为三个区域，即：挤压制品较多材料和工艺缺陷区，材料和工艺剧极波动区，和基本稳定生产区。

6、获得平行流管的涡流检测结果，依据不同壁厚及不同后续在加工和不同服役条件的精密管材规格来确定合理的参数值，同时解剖缺陷样以回溯信号形态、挤压工艺参数、工模夹具状态等，并建立相应的数据库，最后以用户使用结论作为涡流检测的标准

本技术还可在有效监控平行流管的连续挤压加工工艺过程的基础上，能依据涡流信号的波动对原材料、工模夹具、挤压系统装备以及整个挤压工艺过程的波动进行判定的专利技术。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种微通道平行流管的涡流检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、安装涡流检测设备，并配置矫正导向装置；

S2、将平行流管水平至于涡流检测设备的检测工位，并通过矫正导向装置导向；

S3、根据不同规格的平行流管配备其专用的孔型探头；

S4、通过多种频率的交流电流激励涡流检测设备的孔型探头的检测线圈；

S5、控制检测线圈的频率和灵敏度，获取涡流检测信号；

S6、将涡流检测信号纵向标识分区，包括合格区域、待甄别区域和不合格区域；

所述合格品区域包含低波波动区域，表征是否平稳挤压；

所述待甄别区域包含挤压制品小缺陷和挤压工艺小波动反应；

所述不合格区域包含大缺陷区和致命缺陷区；

S7、将涡流检测信号横向标识分区，包括挤压制品较多材料和工艺缺陷区、材料和工艺剧极波动区和基本稳定生产区；

S8、获得平行流管的涡流检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种微通道平行流管的涡流检测方法，其特征在于：所述矫正导向装置为三辊导向装置或五辊导向装置。