CN110108796B - 一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，涉及无损检测的超声检测领域，本发明将超声相控阵和超声波检测两种检测方法有机组合，既达到了对同一工件不同部位不同检测灵敏度的检测目的，又克服了两种检测手段的不足，即对功能区采用超声相控阵检测，使得检测灵敏度得到大幅提高，保证了轴承的高可靠性，对非功能区采用超声波检测，使得检测范围大，且采用相对较低的检测灵敏度，达到质量要求的同时提高了材料的利用率等，本发明具有检测灵敏度高、材料利用率高、检测效果好等特点，适合大范围地推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测的超声检测领域，具体涉及一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法。
背景技术
已知的，轴承是现代机器不可缺少的支承部件，广泛应用于机床、车辆（汽车、火车等）、工程机械、农业机械、矿山机械；石油、冶金、建筑、化工、水利、电力等机械产品；以及仪器仪表、家用电器、计算机、航空、航天、航海、军工等领域，被誉为机器的“关节”，轴承质量直接影响所配套的各种主机及装备的性能和水平。如风电轴承，其使用环境恶劣，维护、拆卸极为困难，维修成本高；而盾构机轴承因盾构机械工况条件的恶劣性及特殊性，掘进过程中无法维修，要求轴承在单位工作时间（或掘进长度）内不得出现任何影响轴承正常使用的故障或失效等。对这些轴承的高可靠性和高寿命要求，使得对轴承加工制造工艺、质量水平的要求也极高，这就意味着，对其材料内部缺陷的超声检测灵敏度的要求也越来越高。特别是轴承的工作面附近区域即功能区，隐藏在其内部的缺陷会在轴承工作时所承受的交变应力作用下，成为产生裂纹的根源。所以，对其灵敏度要求更高，一般要达到平底孔Φ0.5甚至更高，而非功能区一般达到平底孔Φ2即可。
也就是说，在对轴承进行内部缺陷检测时，将轴承套圈划分为功能区和非功能区，从滚道面向下至10mm厚度区域为功能区，其它区域为非功能区，而功能区的检测灵敏度要明显高于非功能区的检测灵敏度。因此，如何提供一种合理的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法就成了本领域技术人员的技术诉求。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，本发明在同一个工件上，同时利用超声相控阵和超声波检测两种检测方法对轴承套圈进行检测，既达到了对同一工件不同部位不同检测灵敏度要求的检测目的，又克服了两种检测手段的不足。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述检测方法具体包括如下步骤：
第一步、轴承套圈功能区的检测：
首先打开相控阵超声探伤仪，连接超声相控阵探头，并在相控阵探头上安装楔块，然后输入相控阵探头参数、楔块参数和材料声速，在检测面调整相控阵超声探伤仪检测深度与对比试块深度一致，按照相控阵超声探伤仪说明，采集对比试块上孔A的数据，制作TCG曲线，保存为设置文件A；
进一步，调用相应设置文件，显示TCG曲线界面；
进一步，在轴承套圈内径面进行100%平行线扫查，相邻扫查覆盖率为探头长度方向的10%～30%；
进一步，缺陷评定：采用TCG曲线，缺陷波幅超过80%闸门线时为不合格；
进一步，以后对相同轴承套圈检测时，直接调用设置文件A，即可开始检测；
第二步、轴承套圈非功能区的检测：
首先打开超声波探伤仪，连接超声波探头，输入超声波探头参数，设置材料声速，调整超声波探伤仪检测深度与对比试块深度一致，按照超声波探伤仪说明，采集对比试块上孔B的数据，制作DAC曲线，保存设置文件在频道1；
进一步，调用相应设置文件，显示DAC曲线界面；
进一步，在轴承套圈外径面进行100%格栅法扫查，相邻探头移动覆盖区至少为有效探头直径的10%～30%；
进一步，缺陷评定：采用DAC曲线，缺陷波幅超过曲线为不合格；
进一步，以后对相同轴承套圈检测时，直接打开频道1调用相应曲线界面，即可开始检测。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述第一步中孔A为平底孔，平底孔间隔设置为五个，孔A的直径为Φ0.5。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述第二步中孔B为平底孔，平底孔间隔设置为五个，孔B的直径为Φ2。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述材料声速为5900m/s。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述功能区为从滚道面向下至10mm厚度区域。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述相控阵超声探伤仪为奥林巴斯Omniscan MX。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述相控阵探头为奥林巴斯的10L64。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述超声波探伤仪的型号为TS-2028C。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述超声波探头为2.5M或5M纵波直探头。
所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述轴承套圈的检测面预留余量，检测面粗糙度Ra≤3.2。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明将超声相控阵和超声波检测两种检测方法有机组合，既达到了对同一工件不同部位不同检测灵敏度的检测目的，又克服了两种检测手段的不足。对功能区采用超声相控阵检测，使得检测灵敏度得到大幅提高，保证了轴承的高可靠性；同时，又创新地为相控阵探头配备了楔块，使得相控阵探头与被检测面耦合良好，并有效减小了检测盲区，即压缩了工件的加工留量，节约了材料、降低了加工工时等，同时也避免了检测时相控阵探头直接与工件接触产生的磨损，延长了相控阵探头的使用寿命。对非功能区采用超声波检测，使得检测范围大，且采用相对较低的检测灵敏度，达到质量要求的同时提高了原材料的利用率。本发明具有检测灵敏度高、材料利用率高、检测效果好等特点，适合大范围地推广和应用。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
本发明所述的一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，所述检测方法具体包括如下步骤：
第一步、轴承套圈功能区的检测，所述功能区为从滚道面向下至10mm厚度区域，其余为非功能区，在具体实施时，轴承套圈包括轴承内套和轴承外套，在检测时，轴承内套和轴承外套的检测方法相同：
首先打开相控阵超声探伤仪，连接超声相控阵探头，并在相控阵探头上安装楔块，具体实施时，相控阵超声探伤仪可以选择为奥林巴斯Omniscan MX，相控阵探头选择为奥林巴斯的10L64，设置楔块的目的是由于待检测工件有曲率，相控阵探头需配备与工件曲率一致的楔块，使得相控阵探头与待检测工件检测面耦合良好；然后输入相控阵探头参数、楔块参数（62×30×20）和材料声速5900m/s，在检测面调整相控阵超声探伤仪检测深度与对比试块深度一致，按照相控阵超声探伤仪说明，采集对比试块上的5个Φ0.5平底孔数据，即孔A的数据，制作TCG曲线，保存为设置文件A；
进一步，调用相应设置文件，显示TCG曲线界面；
进一步，在轴承套圈内径面进行100%平行线扫查，相邻扫查覆盖率为探头长度方向的10%～30%；
进一步，缺陷评定：采用TCG曲线，缺陷波幅超过80%闸门线时为不合格，即缺陷波幅在0～80%闸门线范围内为合格；
进一步，以后对相同轴承套圈检测时，直接调用设置文件A，即可开始检测；
第二步、轴承套圈非功能区的检测：
首先打开超声波探伤仪，连接超声波探头，具体实施时，超声波探伤仪的型号可以选择TS-2028C，超声波探头选择为2.5M或5M纵波直探头；进一步，输入超声波探头参数，设置材料声速5900m/s，调整超声波探伤仪检测深度与对比试块深度一致，按照超声波探伤仪说明，采集对比试块上的5个Φ2平底孔数据，即孔B的数据，制作DAC曲线，保存设置文件在频道1；
进一步，调用相应设置文件，显示DAC曲线界面；
进一步，在轴承套圈外径面进行100%格栅法扫查，相邻探头移动覆盖区至少为有效探头直径的10%～30%；
进一步，缺陷评定：采用DAC曲线，缺陷波幅超过曲线为不合格；
进一步，以后对相同轴承套圈检测时，直接打开频道1调用相应曲线界面，即可开始检测。
进一步，在具体实施时，所述轴承套圈的检测面预留2～6mm的余量，具体可选择4mm，设置余量的目的是为了消除相控阵探头盲区的影响，检测面粗糙度Ra≤3.2。
本发明在具体实施时，检测技术的基础是基于大型轴承套圈的生产工艺：先镦粗，后冲孔，再辗扩，锻件中缺陷多延流线分布，以平面型缺陷为主，平面型缺陷的方向与锻压方向垂直，因此锻件检测适宜采用外径面纵波检测，以直探头检测为主，声波入射方向应与锻造流线尽可能垂直。因此，试块反射体类型采用平底孔，平底孔的大小依赖于客户的要求，兼顾考虑检测盲区及近场区的影响。
普通的超声波检测系统，对功能区的检测达不到要求的检测灵敏度，对于功能区域拟采用先进的超声相控阵技术，解决缺陷检测精度的难题，但由于有界面波的影响，目前的检测深度小于50mm。而对于非功能区域，工件厚度大于3N的部位可以采用常规超声检测，如工件厚度在3N以内，则无法使用大平底法进行探灵敏度调节，必须采用对比试块法检测。而市面上并无符合要求的成品孔（平底孔对比）试块，因此，需专门自主设计、加工对比试块，用于检测系统的调节、校准及缺陷大小的定量。关于对比试块的结构，申请人已另行申报专利，在此不做具体累述。
本发明的具体实施例如下：
具体实施例一：检测轴承外圈：
1、功能区检测
1.1检测器材：奥林巴斯Omniscan MX相控阵超声探伤仪，10L64相控阵探头（10Mhz，加仿形楔块），对比试块Ⅰ。
1.2检测时机：锻件车光表面后, 检测面预留4mm留量时检测，检测面粗糙度Ra≤3.2。
1.3耦合剂：甘油
1.4检测步骤
1）打开超声相控阵仪器，连接超声相控阵探头，设置探头与楔块参数，设置材料声速、楔块补偿；在检测面1，调整仪器检测深度与试块深度一致；按照仪器说明，采集对比试块的5个Φ0.5平底孔数据，制作TCG曲线，保存为设置文件YJ0.5001.ops。
2）调用相应设置文件，显示TCG曲线界面；
3）在轴承外套内径面进行100%平行线扫查，相邻扫查覆盖率应为探头长度方向的10%～30%。
4）缺陷评定：采用TCG曲线，缺陷波幅超过80%闸门线时为不合格。
5）以后对相同套圈检测时，直接调用相应设置文件YJ0.5001.ops，即可开始检测。
2、非功能区检测：
2.1检测器材：TS-2028C超声波探伤仪，2.5M或5M纵波直探头，对比试块Ⅰ。
2.2检测时机：锻件车光表面后检测，表面粗糙度Ra≤3.2。
2.3耦合剂：甘油。
2.4检测步骤
1）打开超声波探伤仪，连接超声波探头，设置探头参数，设置材料声速；调整仪器检测深度与试块深度一致；按照仪器说明，采集对比试块的5个Φ2平底孔数据，制作DAC曲线，保存设置文件在频道1。
2）调用相应设置文件，显示DAC曲线界面；
3）在轴承外套外径面进行100%格栅法扫查，相邻探头移动覆盖区至少为有效探头直径的10～30%。
4）缺陷评定：采用DAC曲线，缺陷波幅超过曲线为不合格。
5）以后对相同套圈检测时，直接打开频道1调用相应曲线界面，即可开始检测。
具体实施例二：检测轴承内圈：
1、功能区检测
1.1检测器材：奥林巴斯Omniscan MX相控阵超声探伤仪，10L64相控阵探头（10Mhz，加仿形楔块），对比试块Ⅱ。
1.2检测时机：锻件车光表面后, 检测面预留4mm留量时检测，检测面粗糙度Ra≤3.2。
1.3耦合剂：甘油
1.4检测步骤
1）打开超声相控阵仪器，连接超声相控阵探头，设置探头与楔块参数，设置材料声速、楔块补偿；在检测面1，调整仪器检测深度与试块深度一致；按照仪器说明，采集对比试块的5个Φ0.5平底孔数据，制作TCG曲线，保存为设置文件YJ0.5002.ops。
2）调用相应设置文件，显示TCG曲线界面；
3）在轴承外套内径面进行100%平行线扫查，相邻扫查覆盖率应为探头长度方向的10～30%。
4）缺陷评定：采用TCG曲线，缺陷波幅超过80%闸门线时为不合格。
5）以后在相同套圈检测时，直接调用相应设置文件YJ0.5002.ops，即可开始检测。
2、非功能区检测
2.1检测器材：TS-2028C超声波探伤仪，2.5M或5M纵波直探头，对比试块Ⅱ。
2.2检测时机：锻件车光表面后检测，表面粗糙度Ra≤3.2。
2.3检耦合剂：甘油。
2.4检测步骤
1）打开超声波探伤仪，连接超声波探头，设置探头参数，设置材料声速；调整仪器检测深度与试块深度一致；在检测面2，按照仪器说明，采集对比试块的5个Φ2平底孔数据，制作DAC曲线，保存设置文件在频道2。
2）调用相应设置文件，显示DAC曲线界面；
3）在轴承外套外径面进行100%格栅法扫查，相邻探头移动覆盖区至少为有效探头直径的10～30%。
4）缺陷评定：采用DAC曲线，缺陷波幅超过曲线为不合格。
5）以后对相同套圈检测时，直接打开频道2调用相应曲线界面，即可开始检测。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (8)
1.一种大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述检测方法具体包括如下步骤：
第一步、轴承套圈功能区的检测：
首先打开相控阵超声探伤仪，连接超声相控阵探头，并在相控阵探头上安装楔块，然后输入相控阵探头参数、楔块参数和材料声速，所述材料声速为5900m/s，在检测面调整相控阵超声探伤仪检测深度与对比试块深度一致，按照相控阵超声探伤仪说明，采集对比试块上孔A的数据，制作TCG曲线，保存为设置文件A；
进一步，调用相应设置文件，显示TCG曲线界面；
进一步，在轴承套圈内径面进行100%平行线扫查，相邻扫查覆盖率为探头长度方向的10%～30%；
进一步，缺陷评定：采用TCG曲线，缺陷波幅超过80%闸门线时为不合格；
进一步，以后对相同轴承套圈检测时，直接调用设置文件A，即可开始检测，所述功能区为从滚道面向下至10mm厚度区域；
第二步、轴承套圈非功能区的检测：
首先打开超声波探伤仪，连接超声波探头，输入超声波探头参数，设置材料声速，调整超声波探伤仪检测深度与对比试块深度一致，按照超声波探伤仪说明，采集对比试块上孔B的数据，制作DAC曲线，保存设置文件在频道1；
进一步，调用相应设置文件，显示DAC曲线界面；
进一步，在轴承套圈外径面进行100%格栅法扫查，相邻探头移动覆盖区至少为有效探头直径的10%～30%；
进一步，缺陷评定：采用DAC曲线，缺陷波幅超过曲线为不合格；
进一步，以后对相同轴承套圈检测时，直接打开频道1调用相应曲线界面，即可开始检测。
2.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述第一步中孔A为平底孔，平底孔间隔设置为五个，孔A的直径为Φ0.5。
3.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述第二步中孔B为平底孔，平底孔间隔设置为五个，孔B的直径为Φ2。
4.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述相控阵超声探伤仪为奥林巴斯Omniscan MX。
5.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述相控阵探头为奥林巴斯的10L64。
6.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述超声波探伤仪的型号为TS-2028C。
7.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述超声波探头为2.5M或5M纵波直探头。
8.根据权利要求1所述的大型轴承套圈内部缺陷的检测方法，其特征是：所述轴承套圈的检测面预留余量，检测面粗糙度Ra≤3.2。
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