CN108872363A - 基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法 - Google Patents

基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,具体操作包括:首先选择对比试块,在对比试块上加工出用于模拟实际工件上缺陷位置的深度连续变化的人工缺陷,再将探头放在人工缺陷上进行实际标定,记录人工缺陷的幅值及人工缺陷在显示屏上出现的位置,作为基准,然后检测实际工件,与对比试块上人工缺陷的响应作比较,如果存在有与对比试块上人工缺陷类似的响应,且位置相符时,则判定为该部位存在缺陷;反之,该位置没有缺陷的产生,最后,移动探头对所有检测面继续检测,直至实际工件上的全部区域检测完毕。本发明公开的方法采用深度连续变化的人工缺陷解决了现有标准规定人工缺陷不能全面评价到工件上的所有缺陷的问题。

Description

基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法
技术领域
[0001] 本发明属于无损检测技术领域,涉及一种基于深度连续变化的人工刻槽检测工件 缺陷的方法。
背景技术
[0002] 在无损检测技术领域中,需要使用人工缺陷模拟材料/零件中的自然缺陷,考察所 使用的无损检测技术/方法的可靠性及设定检测过程中灵敏度,确保对标准要求的缺陷能 够被检出,保证材料/零件的质量。
[0003] 目前的标准中,使用人工刻槽模拟材料/零件中的表面裂纹、折叠等长条类缺陷, 其人工刻槽的深度都是一些有间隔的数值,对于其它深度小于检测系统灵敏度调整所使用 的刻槽深度的缺陷能否检测,无法给出准确的判断。如GJB2908附录A的人工刻槽深度都是 一些固定值、GJB3384表1中规定槽深为t/5或t/10、GB/T5777表1的人工刻槽深度同样都是 一些固定值。固定的刻槽深度,不能精确地反映出检测中所使用的无损检测技术/方法对缺 陷深度的检测能力极限,忽略了一些在工件的使用过程中易成为疲劳源的表面微小缺陷, 影响到工件的使用寿命甚至提前失效。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,解 决了现有人工刻槽深度值是固定值,不能精确地评价检测中所使用的无损检测技术/方法 对具有深度因素缺陷的检测能力的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是,基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方 法,具体操作包括如下步骤:
[0006] 步骤1.选择对比试块;
[0007] 步骤2.在对比试块上待检测部位附近采用加工设备加工出用于模拟实际工件上 缺陷位置的深度连续变化的人工刻槽;
[0008] 步骤3.将实际采用的检测技术所使用的探头放在对比试块的人工刻槽上,从深度 最小的位置向深度最大的位置方向移动,直至能够比较清楚地发现人工刻槽时进行实际标 定,记录人工刻槽所引起的超声波显示波形的变化或涡流信号的幅值及相位,作为对工件 检测的基准;
[0009] 步骤4.对实际工件上所需检测的区域,以步骤3所设定的基准,探头从两个相互垂 直的方向移动,进行全面扫查,记录超出基准要求的异常显示信号位置;
[0010] 步骤5.对实际工件上出现的异常信号,与对比试块上人工刻槽的显示进行比较, 如果存在有与对比试块上人工刻槽类似的反应,且信号显示特征相符时,则判定为该部位 存在裂纹类缺陷;反之,该位置没有缺陷的产生;
[0011] 步骤6.按照步骤4和5,继续对其它所需的被检工件进行检测,直至所有零件全部 检测完毕。
[0012] 本发明的其他特点还在于,
[0013] 步骤1中选择对比试块的标准是:对比试块采用与被检工件相同的材料,并保证对 比试块上无影响检测的自然缺陷。
[0014] 步骤2中深度连续变化的人工刻槽的加工方法如下:
[0015] 步骤2.1将对比试块材料放置在加工设备上,通过调整加工装置的控制参数,将对 比试块材料表面与加工工具的加工方向调整平行,平行移动加工设备的工作台,使加工工 具的加工方向到对比试块材料加工表面的任何位置距离相等;
[0016] 步骤2.2根据预测的实际工件上的缺陷与表面的倾斜程度,确定人工刻槽的角度 α,移动加工设备的工作台,使加工设备的加工工具正对对比试块需进行刻槽的位置,按照 夹具框架I旋转方向使加工设备的加工工具的前进方向与对比试块表面之间成所需人工刻 槽的角度α,并固定该角度;
[0017] 步骤2.3根据人工刻槽的最大深度和长度,计算人工刻槽终止线与对比试块表面 的角度β,按照夹具框架II旋转方向调整使加工设备的加工工具的长度方向与对比试块加 工表面形成角度β,并固定该角度;
[0018] 步骤2.4启动加工设备,控制加工工具在对比试块表面逐渐缓慢地进行加工,最终 在对比试块上加工出所需的人工刻槽。
[0019] 加工设备为线切割设备。
[0020] 加工设备的加工工具为钼丝,加工方向指的是线切割钼丝的轴向和钼丝切割走 向。
[0021] 步骤2.4中加工出的人工刻槽的深度呈现连续变化,长度复合实际工件的缺陷要 求,刻槽的深度方向还与对比试块表面呈角度α。
[0022] 步骤2.4中加工出的人工刻槽不限于刻槽模式,也可以是与对比试块表面呈一定 角度的横孔,横孔的到试块表面的距离呈连续变化的形式。
[0023] 本发明的有益效果是,基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,解决 了现有人工刻槽深度值是固定值的问题。采用在试块上加工出一个深度值连续变化的人工 刻槽,使用该试块可以精确地反映出使用的无损检测技术/方法对缺陷深度的检测能力的 要求,本发明通过设计深度是连续变化的人工刻槽缺陷,可以在任意一点考察所使用的无 损检测技术/方法对缺陷的检出能力,能够精确地反映检测灵敏度,从而提高检测精度。
附图说明
[0024] 图1是本发明的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法中对比试块表 面与线切割钼丝的相对位置示意图;
[0025] 图2是本发明的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法中对比试块表 面与线切割钼丝的切割走向呈α角度图;
[0026] 图3是本发明的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法中对比试块表 面与线切割钼丝长度方向呈β角度图;
[0027] 图4是最终加工的人工刻槽的示意图;
[0028] 图5是最终加工的人工缺陷的另一种结构不意图;
[0029] 图6是本发明的实施例1的实际零件的缺陷图;
[0030] 图7是本发明的实施例1的加工的带有人工刻槽的对比试块;
[0031] 图8是本发明的实施例1的人工刻槽最前端18mm处底波变化图;
[0032] 图9是本发明的实施例1的实际工件正常无缺陷处的底波变化图;
[0033] 图10是本发明的实施例1的深度变化的人工刻槽。
[0034] 图中,1.对比试块,2.对比试块待加工面,3.钼丝,4.钼丝切割走向,5.夹具框架I 旋转方向,6.夹具框架II旋转方向,7人工刻槽。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0036] 本发明的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,确定所使用的无损 检测技术/方法,对不同材质的工件表面裂纹、折叠类缺陷的检测极限,实现对工件表面缺 陷的最佳检测,具体操作包括如下步骤:
[0037] 步骤1.选择对比试块1;
[0038] 步骤2.在对比试块1与工件待检测部位相近的位置,采用加工装置加工出用于模 拟实际工件上缺陷位置的深度连续变化的人工刻槽7;
[0039] 步骤3.将实际采用的检测技术所使用的探头(如超声波聚焦探头或涡流点式探 头)放在对比试块1的人工刻槽上,从深度最小的位置向深度最大的位置方向移动,直至能 够比较清楚地发现人工刻槽时进行实际标定,记录人工刻槽所引起的超声波显示波形的变 化或涡流信号的幅值及相位,作为对工件检测的基准;
[0040] 步骤4.对实际工件上所需检测的区域,以步骤3所设定的基准,探头从两个相互垂 直的方向移动,进行全面扫查,记录超出基准要求的异常显示信号位置;
[0041] 步骤5.对实际工件上出现的异常信号,与对比试块上人工刻槽的显示进行比较, 如果存在有与对比试块上人工刻槽类似的反应,且信号显示特征相符时,则判定为该部位 存在裂纹类缺陷;反之,该位置没有缺陷的产生;
[0042] 步骤6.以步骤4和5,继续对其它所需的被检工件进行检测,直至所有零件全部检 测完毕。
[0043] 步骤1中选择对比试块的标准是:对比试块1采用与被检工件相同的材料,并保证 对比试块上无影响检测的自然缺陷。
[0044] 步骤2中深度连续变化的人工刻槽的加工方法如下:
[0045] 步骤2.1将对比试块材料放置在加工设备上,通过调整加工设备,将对比试块待加 工表面2与加工工具的加工方向调整平行,平行移动加工设备的工作台,使加工设备的加工 方向到对比试块材料加工表面的任何位置距离相等,如图1所示;
[0046] 步骤2.2根据预测的实际工件上的缺陷与表面的倾斜程度,确定人工刻槽的角度 α,移动加工设备的工作台,使加工设备的加工工具正对对比试块需进行刻槽的位置,按照 夹具框架I旋转方向5使加工设备的加工工具的前进方向与对比试块表面之间成所需人工 刻槽的角度α,如图2所示,并固定该角度;
[0047] 步骤2.3根据人工刻槽的最大深度和长度,计算人工刻槽终止线与对比试块表面 的角度β,按照夹具框架II旋转方向6调整使加工设备的加工工具的长度方向与对比试块加 工表面形成角度β,如图3所示,并固定该角度;
[0048] 步骤2.4启动加工设备,控制加工工具在对比试块表面逐渐缓慢地进行加工,最终 在对比试块上制作出一个深度连续变化的人工刻槽7,如图4所示。
[0049] 步骤2.1中的加工设备为线切割设备,如图1和图2所示。
[0050] 步骤2.1和步骤2.2中加工设备的加工工具为钼丝3,加工方向指的是线切割钼丝 的轴向和钼丝切割走向4。
[0051] 步骤2.4中加工出的人工刻槽的深度呈现连续变化,长度符合实际工件的缺陷要 求,刻槽的深度方向还与对比试块表面呈角度α。
[0052] 步骤2.4中加工出的人工刻槽不限于刻槽模式,也可以是与对比试块表面呈一定 角度的横孔,横孔的到试块表面的距离呈连续变化的形式,如图5所示。
[0053] 具体的实施方式如下:
[0054] 实施例1
Figure CN108872363AD00071
[0055] 某高温合金材料吊挂零件,出现如图6所示裂纹,为了考察所用的超声检测和涡流 检测方法能够检测此类缺陷的能力,按照该方法加工了人工刻槽对比试块,如图7所示:刻 槽总长66mm,最深处2mm,最前端刚好位于零件表面,在刻槽最前端18mm处,使用超声多次底 波检测方法能够明显地发现底波的变化,如图8和图9所示,可看出在最前端与实际零件表 面的正常无缺陷处的波形的高度、形状和位置一致,而且随着探头的移动,波形发生较大的 变化,这有利于区分出实际工件上的缺陷情况。
[0056] 如图10所示,根据比例计算原理,计算该位置处的刻槽深度 说 明使用该对比试块上的人工刻槽能够检测出深度大于等于〇. 5mm的缺陷。
[0057] 比较例1
[0058] 将实施例1中的吊挂类零件,出现如图6所示的裂纹,按照GJB2908附录Al. 3和 Al. 4加工评价缺陷深度刻槽对比试块,一是该吊挂零件面积较小,考虑到刻槽之间的间距 问题,在实际零件上无法加工标准所规定的刻槽数量,只能选用与该零件同材料板材加工 刻槽深度分别为〇.1、〇.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4mm的对比试块,加工周期长,延误对 该零件的处理。在标准规定的刻槽深度下,使用超声波多次底波检测方法从对比对比试块 的人工刻槽背面,或涡流检测方法从对比试块上的人工刻槽面进行检测,只能检测深度为 0.6mm的人工刻槽,对于0.6mm以下的裂纹均无法检出,这就造成了对实际零件的裂纹情况 判断的准确性。
[0059] 对比实施例1和比较例1,实施例1选择深度连续变化的人工刻槽,就能够准确评价 所用检测技术的实际检测灵敏度,更全面地评价实际零件的上的裂纹缺陷。

Claims (7)

1. 基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在于,具体操作包括如 下步骤: 步骤1.选择对比试块; 步骤2.在对比试块上待检测部位附近采用加工设备加工出用于模拟实际工件上缺陷 位置的深度连续变化的人工刻槽; 步骤3.将实际采用的检测技术所使用的探头放在对比试块的人工刻槽上,从深度最小 的位置向深度最大的位置方向移动,直至能够比较清楚地发现人工刻槽时进行实际标定, 记录人工刻槽所引起的超声波显示波形的变化或涡流信号的幅值及相位,作为对工件检测 的基准; 步骤4.对实际工件上所需检测的区域,以步骤3所设定的基准,探头从两个相互垂直的 方向移动,进行全面扫查,记录超出基准要求的异常显示信号位置; 步骤5.对实际工件上出现的异常信号,与对比试块上人工刻槽的显示进行比较,如果 存在有与对比试块上人工刻槽类似的反应,且信号显示特征相符时,则判定为该部位存在 裂纹类缺陷;反之,该位置没有缺陷的产生; 步骤6.按照步骤4和5,继续对其它所需的被检工件进行检测,直至所有零件全部检测 完毕。
2. 如权利要求1所述的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在 于,所述步骤1中选择对比试块的标准是:对比试块采用与被检工件相同的材料,并保证对 比试块上无影响检测的自然缺陷。
3. 如权利要求1所述的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在 于,所述步骤2中深度连续变化的人工刻槽的加工方法如下: 步骤2.1将对比试块材料放置在加工装置上,通过调整加工装置的控制参数,将对比试 块材料表面与加工工具的加工方向调整平行,平行移动加工设备的工作台,使加工设备的 加工方向到对比试块材料加工表面的任何位置距离相等; 步骤2.2根据预测的实际工件上的缺陷程度,确定人工刻槽的角度α,移动加工设备的 工作台,使加工设备的加工工具正对对比试块需进行刻槽的位置,按照夹具框架I旋转方向 (5)使加工设备的加工工具的前进方向与对比试块表面之间成所需人工刻槽的角度α,并固 定该角度; 步骤2.3根据人工刻槽的最大深度和长度,计算人工刻槽终止线与对比试块表面的角 度β,按照旋转夹具框架II方向(6)调整使加工设备的加工工具的长度方向与对比试块加工 表面形成角度β,并固定该角度; 步骤2.4启动加工设备,控制加工工具在对比试块表面逐渐缓慢地进行加工,最终在对 比试块上加工出所需的人工刻槽。
4. 如权利要求3所述的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在 于,所述加工设备为线切割设备。
5. 如权利要求3所述的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在 于,所述加工设备的加工工具为钼丝,加工方向指的是线切割钼丝的轴向和钼丝切割走向。
6. 如权利要求3所述的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在 于,所述步骤2.4中加工出的人工刻槽的深度呈现连续变化,长度复合实际工件的缺陷要 求,刻槽的深度方向还与对比试块表面呈角度α。
7.如权利要求3所述的基于深度连续变化的人工刻槽检测工件缺陷的方法,其特征在 于,所述步骤2.4中加工出的人工刻槽不限于刻槽模式,也可以是与对比试块表面呈一定角 度的横孔,横孔的到试块表面的距离呈连续变化的形式。
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