CN117491505B - 一种船舶金属模锻件缺陷检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及缺陷检测技术领域，公开了一种船舶金属模锻件缺陷检测方法及装置，其装置包括检测机床、多轴调节组件和检测组件，待测模锻件水平安装于检测机床内，检测组件包括主动检测头、配合检测头和半环形轨道，主动检测头、配合检测头设于半环形轨道的两端内壁上，主动检测头和配合检测头的检测端始终处于同一轴线上。本发明通过半环形结构带动两组检测头同步移动，检测头可同步向中靠拢或扩张，将模锻件分为多组检测区，可同步缩小缺陷位置在模锻件的范围，再利用模锻件转动辅助检测，通过调节检测头调节检测角度，组合角度、深度和位于模锻件上的位置对缺陷精准定位，较全面排除模锻件内部缺陷的隐患。

Description

一种船舶金属模锻件缺陷检测方法及装置

技术领域

本发明涉及缺陷检测领域，更具体地说，它涉及一种船舶金属模锻件缺陷检测方法及装置。

背景技术

随着时代的不断发展，现在越来越多的行业在设备上的要求也是相应地变高了不少。船舶业常用轴系模锻件主要有中间轴、联轴节、螺旋桨轴等等，这些物件的制作不仅要有相关的设计图纸和制作的记录材料等，同时对于物件的质量等都是要求非常严格的，因为要轮船长期在水下行驶，模锻件在生产后需要对其内部的缺陷进行检测排除，提高其后续装配的使用寿命。

现有的超声波检验法用以检查锻件内部缺陷如缩孔、白点、心部裂纹、夹渣等，由于船舶内的模锻件规格较大，超声波检测过程中，探头设于模锻件的检测位置的两侧，探头检测端未正对的话，会影响缺陷位置的检测定位，同时探头在检测移动时，两侧的探头移动不同步，不能保证探头的始终正对，而且移动过程中，探头与待测模锻件的表面检测位置的角度调节也不稳定，无法对缺陷位置的精准定位。

发明内容

本发明提供一种船舶金属模锻件缺陷检测方法及装置，解决相关技术中超声波探头在检测移动时，探头移动不同步，不能保证其始终正对检测，探头与待测模锻件的表面检测位置的角度调节也不稳定，无法对缺陷位置的精准定位的技术问题。

本发明提供了一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，用于对待测模锻件进行超声波检测，该缺陷检测装置包括检测机床、多轴调节组件和检测组件，待测模锻件水平安装于检测机床内；

检测组件包括主动检测头、配合检测头和半环形轨道，主动检测头、配合检测头设于半环形轨道的两端内壁上，主动检测头和配合检测头的检测端始终处于同一轴线上，配合检测头的底端设有伸缩气缸，伸缩气缸带动配合检测头朝向主动检测头移动，半环形轨道的外侧设有驱动件，驱动件带动半环形轨道绕着其环心转动；

多轴调节组件包括连接架和升降气缸，连接架等距设置于待测模锻件的外侧壁上，升降气缸安装于连接架的底端，主动检测头设于升降气缸的活塞杆的底端，连接架的顶端设有移动件，移动件带动连接架同距向中移动；

通过检测组件对待测模锻件进行分段360°超声波穿透探伤。

进一步地，主动检测头和配合检测头均包括安装座和安装探头，安装探头设于安装座的顶端外壁上。

进一步地，在安装座的底端设有角度调节组件，角度调节组件包括调节电机和调节轴，调节轴安装于安装座的外壁上，调节电机的输出轴与调节轴相连接。

进一步地，检测组件还包括滑动托轨，滑动托轨滑动连接在半环形轨道的内侧壁上。

进一步地，驱动件包括驱动齿轮和伺服电机，在滑动托轨的外壁上设有支架，伺服电机安装于支架的上，伺服电机的输出轴与驱动齿轮相连接。

进一步地，半环形轨道的内壁设有齿轮槽，驱动齿轮的外壁与半环形轨道的齿轮槽相连接。

进一步地，多轴调节组件还包括滑动座，在滑动座的两侧设有纵向滑台，纵向滑台上安装有限位板，限位板可沿着纵向滑台在铅垂向上往复移动。

进一步地，在限位板上开有限位滑槽，连接架的外壁设有滑柱，滑柱滑动连接在限位滑槽的槽壁内。

进一步地，检测机床包括座体、移动滑台和移动支架，移动滑台安装于座体的顶端两侧，移动支架滑动连接在两侧的移动滑台之间，滑动座安装于移动支架上，在座体内设有用于固定待测模锻件的伸缩支撑轴。

本发明还提供了一种船舶金属模锻件缺陷检测方法，包括以下步骤：

S1：待测模锻件水平设于检测机床的伸缩支撑轴之间，通过检测机床带动检测组件移动至待测模锻件的外壁上；

S2：多轴调节组件中利用限位板上下移动，限位滑槽挤压滑柱移动，带动连接架同步调节移动，检测组件将待测模锻件分为若干段等长的检测区；

S3：在检测组件中，配合检测头通过伸缩气缸抵靠至待测模锻件的外壁上，主动检测头上的安装探头为发射探头，配合检测头上的安装探头为接收探头，发射探头与接收探头始终保持正对；

S4：通过驱动件带动半环形轨道调节发射探头与接收探头的检测角度，使检测组件的发射探头与接收探头之间的检测轴线贯穿待测模锻件的铅垂向上的竖截面；

S5：在检测过程中，连接架带动半环形轨道一同向中靠拢，使每个检测区不断缩进，当超声波穿透检测出异常时，此时利用驱动件带动半环形轨道转动，调节发射探头与接收探头的检测角度，检测出异常的具体位置。

本发明的有益效果在于：本缺陷检测装置通过半环形结构带动两组检测头同步移动，检测头可同步向中靠拢或扩张，将模锻件分为多组检测区，可同步缩小缺陷位置在模锻件的范围，再利用模锻件转动辅助检测，通过调节检测头调节检测角度，组合角度、深度和位于模锻件上的位置对缺陷精准定位，较全面排除模锻件内部缺陷的隐患。

附图说明

图1是本发明提出的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置的结构示意图；

图2是本发明的图1的多轴调节组件和检测组件的连接结构示意图；

图3是本发明的图2的多轴调节组件的主视图；

图4是本发明的图2的检测组件的结构示意图；

图5是本发明的图4中半环形轨道的移动结构示意图；

图6是本发明的图4中检测组件沿着待测模锻件的轴线移动时的结构示意图；

图7是本发明提出的待测模锻件的结构示意图。

图中：100、检测机床；110、座体；120、移动滑台；130、伸缩支撑轴；140、移动支架；200、多轴调节组件；210、限位板；220、连接架；230、限位滑槽；240、滑柱；250、步进电机；260、丝杠；270、升降气缸；280、纵向滑台；300、检测组件；310、半环形轨道；320、驱动齿轮；330、滑动托轨；340、伺服电机；350、主动检测头；360、配合检测头；361、伸缩气缸；362、调节电机；363、安装座；364、安装探头；400、待测模锻件。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

参阅图1-图7所示，一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，用于对待测模锻件400进行超声波检测，该缺陷检测装置包括检测机床100、多轴调节组件200和检测组件300，待测模锻件400水平安装于检测机床100内；

检测组件300包括主动检测头350、配合检测头360和半环形轨道310，主动检测头350、配合检测头360设于半环形轨道310的两端内壁上，主动检测头350和配合检测头360的检测端始终处于同一轴线上，配合检测头360的底端设有伸缩气缸361，伸缩气缸361带动配合检测头360朝向主动检测头350移动，半环形轨道310的外侧设有驱动件，驱动件带动半环形轨道310绕着其环心转动，检测组件300将待测模锻件400分为若干段等长的检测区；

检测组件300还包括滑动托轨330，滑动托轨330滑动连接在半环形轨道310的内侧壁上，驱动件包括驱动齿轮320和伺服电机340，在滑动托轨330的外壁上设有支架，伺服电机340安装于支架的上，伺服电机340的输出轴与驱动齿轮320相连接，半环形轨道310的内壁设有齿轮槽，驱动齿轮320的外壁与半环形轨道310的齿轮槽相连接；

通过检测组件300对待测模锻件400进行分段360°超声波穿透探伤；

其中主动检测头350和配合检测头360均包括安装座363和安装探头364，安装探头364设于安装座363的顶端外壁上，在安装座363的底端设有角度调节组件，角度调节组件包括调节电机362和调节轴，调节轴安装于安装座363的外壁上，调节电机362的输出轴与调节轴相连接；

多轴调节组件200包括连接架220和升降气缸270，连接架220等距设置于待测模锻件400的外侧壁上，升降气缸270安装于连接架220的底端，主动检测头350设于升降气缸270的活塞杆的底端，连接架220的顶端设有移动件，移动件带动连接架220同距向中移动；

在滑动座的一侧设有步进电机250，步进电机250的输出轴与丝杠260相连接，丝杠260的外壁设有连接座，连接座设于滑动座的外壁上，通过步进电机250带动丝杠260转动，带动连接座和滑动座移动沿着纵向滑台280移动；

多轴调节组件200还包括滑动座，在滑动座的两侧设有纵向滑台280，纵向滑台280上安装有限位板210，限位板210可沿着纵向滑台280在铅垂向上往复移动，在限位板210上开有限位滑槽230，连接架220的外壁设有滑柱240，滑柱240滑动连接在限位滑槽230的槽壁内；

如图2所示，其中若干个限位滑槽230上轴对称，两侧的限位滑槽230的槽向为倾斜状，当滑柱240沿着限位滑槽230的槽向移动时，可带动连接架220向中靠拢，使检测组件300的检测端不断沿着检测区的一侧向另一侧扫略通过；

检测机床100包括座体110、移动滑台120和移动支架140，移动滑台120安装于座体110的顶端两侧，移动支架140滑动连接在两侧的移动滑台120之间，滑动座安装于移动支架140上，在座体110内设有用于固定待测模锻件400的伸缩支撑轴130，在座体110的两侧设有转动座，转动座内设有转动电机，转动电机的输出轴与伸缩支撑轴130相连接，可带动待测模锻件400转动调节检测区的角度；

移动支架140为门形结构，在移动支架140上设有横向滑台，滑动座可沿着横向滑台移动，在滑动座上升降组件，升降组件包括但不限于升降步进电机250、丝杠260和限位座，丝杠260连接在限位座内，升降步进电机250的输出轴与丝杠260相连接。

船舶金属模锻件缺陷检测方法存在以下两种工况，其中一种工况如下，具体地，公开了一种船舶金属模锻件缺陷检测方法，包括以下步骤：

S1：待测模锻件400水平设于检测机床100的伸缩支撑轴130之间，通过检测机床100带动检测组件300移动至待测模锻件400的外壁上；

两侧伸缩支撑轴130可夹持在待测模锻件400的两端外壁上，使伸缩支撑轴130的轴线与待测模锻件400的轴线保持一致；

具体的，检测组件300调节刘流程是通过移动支架140沿着移动滑台120移动，同时滑动座沿着移动支架140上移动，铅垂向通过升降组件调节，完成X、Y和Z轴向上的组合调节；

S2：多轴调节组件200中利用限位板210上下移动，限位滑槽230挤压滑柱240移动，带动连接架220同步调节移动，检测组件300将待测模锻件400分为若干段等长的检测区；

即检测组件300上的两端上的主动检测头350、配合检测头360分设于待测模锻件400的两端外壁上，例如图1所示，利用检测组件300将待测模锻件400分为四等分段，在同步调节时，四等分段分为左右两组，向着中轴线靠拢，检测组件300可扫略覆盖四等分段的外壁上；

S3：在检测组件300中，配合检测头360通过伸缩气缸361抵靠至待测模锻件400的外壁上，主动检测头350上的安装探头364为发射探头，配合检测头360上的安装探头364为接收探头，发射探头与接收探头始终保持正对；

在向着中轴线靠拢时，发射探头与接收探头始终正对，抵靠在待测模锻件400的外壁上，还可以通过调节电机362调节安装座363的角度，使安装探头364始终位于检测位置的切面上，发射探头与接收探头在通过调节电机362调节时是同步的，例如图5所示，发射探头顺时针调节时，接收探头则逆时针调节，始终维持两个探头的检测端正对；

S4：通过驱动件带动半环形轨道310调节发射探头与接收探头的检测角度，使检测组件300的发射探头与接收探头之间的检测轴线贯穿待测模锻件400的铅垂向上的竖截面；

发射探头与接收探头的检测角度是通过伺服电机340驱动驱动齿轮320，驱动齿轮320带动半环形轨道310转动，使主动检测头350、配合检测头360在待测模锻件400的外围转动调节；

S5：在检测过程中，连接架220带动半环形轨道310一同向中靠拢，使每个检测区不断缩进，当超声波穿透检测出异常时，此时利用驱动件带动半环形轨道310转动，调节发射探头与接收探头的检测角度，检测出异常的具体位置；

异常的具体位置由在待测模锻件400上移动位置、超声波探伤的深度和缺陷在竖截面上的角度位置一同确定，得到待测模锻件400中缺陷的具体位置；

后续可对待测模锻件400的缺陷进行定位，便于后续生产流程进行追溯。

另一种工况如下，具体的，公开了一种船舶金属模锻件缺陷检测方法，除了步骤S1-S5，还可补充步骤S6，具体的，包括以下步骤：

S6：在检测过程中，初始状态中连接架220均向中靠拢，然后利用多组靠拢的连接架220沿着待测模锻件400的一端移动至另一端，当出现异常时，再通过向外扩张，使每个检测区再通过多组检测探头分割，使异常位置被定位更精准，再利用驱动件带动半环形轨道310转动，调节发射探头与接收探头的检测角度，检测出缺陷在竖截面上的角度和深度。

需要补充说明的是，超声波检测（UT）基本原理为：金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射，为现有技术，通过穿透法超声波检测，可对待测模锻件400进行外围的检测覆盖。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (7)

1.一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，用于对待测模锻件（400）进行超声波检测，其特征在于，该缺陷检测装置包括检测机床（100）、多轴调节组件（200）和检测组件（300），待测模锻件（400）水平安装于检测机床（100）内；

检测组件（300）包括主动检测头（350）、配合检测头（360）和半环形轨道（310），主动检测头（350）、配合检测头（360）设于半环形轨道（310）的两端内壁上，主动检测头（350）和配合检测头（360）的检测端始终处于同一轴线上，配合检测头（360）的底端设有伸缩气缸（361），伸缩气缸（361）带动配合检测头（360）朝向主动检测头（350）移动，半环形轨道（310）的外侧设有驱动件，驱动件带动半环形轨道（310）绕着其环心转动；

主动检测头（350）和配合检测头（360）均包括安装座（363）和安装探头（364），安装探头（364）设于安装座（363）的顶端外壁上；

在安装座（363）的底端设有角度调节组件，角度调节组件包括调节电机（362）和调节轴，调节轴安装于安装座（363）的外壁上，调节电机（362）的输出轴与调节轴相连接；

多轴调节组件（200）包括连接架（220）和升降气缸（270），连接架（220）等距设置于待测模锻件（400）的外侧壁上，升降气缸（270）安装于连接架（220）的底端，主动检测头（350）设于升降气缸（270）的活塞杆的底端，连接架（220）的顶端设有移动件，移动件带动连接架（220）同距向中移动；

多轴调节组件（200）还包括滑动座，在滑动座的两侧设有纵向滑台（280），纵向滑台（280）上安装有限位板（210），限位板（210）可沿着纵向滑台（280）在铅垂向上往复移动；

通过检测组件（300）对待测模锻件（400）进行分段360°超声波穿透探伤。

2.根据权利要求1所述的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，其特征在于，检测组件（300）还包括滑动托轨（330），滑动托轨（330）滑动连接在半环形轨道（310）的内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，其特征在于，驱动件包括驱动齿轮（320）和伺服电机（340），在滑动托轨（330）的外壁上设有支架，伺服电机（340）安装于支架的上，伺服电机（340）的输出轴与驱动齿轮（320）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，其特征在于，半环形轨道（310）的内壁设有齿轮槽，驱动齿轮（320）的外壁与半环形轨道（310）的齿轮槽相连接。

5.根据权利要求4所述的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，其特征在于，在限位板（210）上开有限位滑槽（230），连接架（220）的外壁设有滑柱（240），滑柱（240）滑动连接在限位滑槽（230）的槽壁内。

6.根据权利要求5所述的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置，其特征在于，检测机床（100）包括座体（110）、移动滑台（120）和移动支架（140），移动滑台（120）安装于座体（110）的顶端两侧，移动支架（140）滑动连接在两侧的移动滑台（120）之间，滑动座安装于移动支架（140）上，在座体（110）内设有用于固定待测模锻件（400）的伸缩支撑轴（130）。

7.一种船舶金属模锻件缺陷检测方法，为权利要求1-6中任意一项所述的一种船舶金属模锻件缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：待测模锻件（400）水平设于检测机床（100）的伸缩支撑轴（130）之间，通过检测机床（100）带动检测组件（300）移动至待测模锻件（400）的外壁上；

S2：多轴调节组件（200）中利用限位板（210）上下移动，限位滑槽（230）挤压滑柱（240）移动，带动连接架（220）同步调节移动，检测组件（300）将待测模锻件（400）分为若干段等长的检测区；

S3：在检测组件（300）中，配合检测头（360）通过伸缩气缸（361）抵靠至待测模锻件（400）的外壁上，主动检测头（350）上的安装探头（364）为发射探头，配合检测头（360）上的安装探头（364）为接收探头，发射探头与接收探头始终保持正对；

S4：通过驱动件带动半环形轨道（310）调节发射探头与接收探头的检测角度，使检测组件（300）的发射探头与接收探头之间的检测轴线贯穿待测模锻件（400）的铅垂向上的竖截面；

S5：在检测过程中，连接架（220）带动半环形轨道（310）一同向中靠拢，使每个检测区不断缩进，当超声波穿透检测出异常时，此时利用驱动件带动半环形轨道（310）转动，调节发射探头与接收探头的检测角度，检测出异常的具体位置。