CN202083674U - 大型热态铸锻件热处理裂纹在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及裂纹缺陷检测技术，提出一种大型热态铸锻件热处理裂纹在线检测装置，主要包括：声发射传感器（1）、波导杆（2）、宽带前置放大器、4通道同步数据采集卡、PC机；波导杆（2）位于被检测铸锻件（3）与声发射传感器（1）之间；所述的声发射传感器（1）设置为四个，其中两个声发射传感器分别安装在铸锻件的两端，其轴线平行于铸锻件的中心轴线，另外两个声发射传感器分别安装在铸锻件的两侧，垂直于铸锻件的中心轴线。本实用新型实现了对大型热态铸锻件热处理过程中产生的热处理裂纹进行在线检测、统计、定位；可对工件的热处理工艺进行量化评价，并进而指导热处理工艺的改进。
Description
技术领域
本实用新型涉及裂纹缺陷检测技术，具体涉及一种大型热态铸锻件热处理裂纹在线检测装置。
背景技术
大型铸锻件是机械制造业的基础，被广泛用作重型机械、能源、冶金、矿山、航空、航天、石油、化工等行业所用关键设备的重要或关键部件。在大型铸锻件的制造过程特别是热处理过程中，由于铸锻件的冶金质量、凝固特性及金相组织的变化，使得铸锻件内部的应力应变分布不均，这种应力应变的分布不均积累到一定程度，就会形成裂纹性缺陷，被称为热处理裂纹。
大型铸锻件热处理裂纹的在线检测一直是困扰热处理金相检验人员的一个实际难题。目前，用于铸锻件裂纹检测的技术主要是超声波探伤技术以及着色的方法。专利 CN 1595137A用超声波技术对双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹进行检测；专利 CN 1793900A利用超声波技术对封闭表面疲劳裂纹进行检测；对于断面裂纹的检测一般通过着色的方法，但这种方法不能对铸锻件内部裂纹进行着色检测，更无法对大型热态铸锻件进行着色检测。对于大型铸锻件，由于工件尺寸大，为了实现工件芯部的裂纹检测，要求超声波的频率足够低，及具有更高的穿透力。而现有的超声波探伤技术无法满足这些要求，且过低的超声波频率将使检测区域急剧变小，无法检测到铸锻件的所有区域。因此，基于超声波探伤原理对大型热态铸锻件热处理过程中的微观裂纹进行实时检测是行不通的。
声发射(Acoustic Emission, 简称AE)是一种常见的物理现象，它是材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象，也称为应力波发射。材料在变形和断裂时有声发射发生，研究表明：从金属晶体的微观位错运动到地震中的地层错位，均存在声发射现象，且各种材料声发射信号的频率范围也很宽，可从几赫兹的次声频、20 赫兹至20千赫兹的声频，到数兆赫兹的超声频。如果声发射释放的应变能足够大，就可产生人耳听得见的声音。但许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要藉助灵敏的专用电子仪器才能检测出来。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种大型热态铸锻件热处理裂纹在线检测装置，以实现对大型热态铸锻件的热处理裂纹进行在线检测并确定其位置。
本实用新型完成其发明任务采取的技术方案是：
一种大型热态铸锻件热处理裂纹在线检测装置，所述检测装置主要包括：声发射传感器、波导杆、对应力波信号进行信号调理与放大的宽带前置放大器、进行数字信号转换的4通道同步数据采集卡、PC机；其中，用以传递声波的波导杆位于铸锻件与声发射传感器之间；所述波导杆的主体部分为金属棒或金属管，两端为圆锥形金属头；所述波导杆的一端固定在铸锻件表面，并通过耦合剂与铸锻件表面间耦合，另一端端面上耦合并固定声发射传感器；所述的声发射传感器设置为四个，其中两个声发射传感器分别安装在铸锻件的两端，其轴线平行于铸锻件的中心轴线，另外两个声发射传感器分别安装在铸锻件的两侧，垂直于铸锻件的中心轴线。
本实用新型的有益效果：实现了对大型热态铸锻件热处理过程中产生的热处理裂纹进行在线检测、统计、定位；可对工件的热处理工艺进行量化评价，并进而指导热处理工艺的改进。采用本实用新型检测装置进行检测，具有快速、准确、稳定、高效、简便、通用的特点，不受被测工件尺寸、形状和表面温度的限制。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为本实用新型中波导杆的结构示意图。
图中，1、声发射传感器，2、波导杆，3、铸锻件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。
如图1、图2所示，本实用新型的检测装置由声发射传感器1、波导杆2、宽带前置放大器、同步数据采集卡、PC机组成；为了对铸锻件中的裂纹位置进行定位，铸锻件3上安装了四个声发射传感器1，其中两个声发射传感器1分别安装在铸锻件3的两端，其轴线平行于铸锻件3的中心轴线，声发射传感器1的轴线与铸锻件3的中心轴线基本同轴，另外两个声发射传感器1分别安装在铸锻件3的两侧，垂直于铸锻件3的中心轴线。若铸锻件在热处理过程中有裂纹产生，可根据同步记录的4个波形信号的传输时间差，确定出裂纹在铸锻件上的具体位置，从而实现对大型铸锻件热处理裂纹的检测及其位置的确定。每个声发射传感器1通过耦合剂固定在波导杆2上，波导杆2另一端通过焊接或机械连接在铸锻件3表面，并用耦合剂将二者间耦合好。由于铸锻件3在热处理过程中表面温度较高，声发射传感器1无法直接安装在铸锻件表面，因此，本实用新型采用在被测铸锻件3与声发射传感器1之间加入波导杆2的方式对铸锻件热处理过程中的声发射信号进行检测。由此，波导杆2既实现了被测铸锻件声发射波的传递，又避免了铸锻件热量传递到声发射传感器。铸锻件3在热处理过程中，其内部产生裂纹处所释放的应力波经波导杆2传输到声发射传感器1上，四个声发射传感器1同步采集该应力波信号，经宽带前置放大器的调理放大，四通道同步数据采集卡的同步采集，并转换为数字信号，传输并存贮到PC机上。经过对所采集应力波的波形信号的数据处理和特征提取，根据声发射传感器1信号中是否检测到应力波及其个数，确定热处理裂纹是否产生及其产生的个数；根据同步记录的四个波形信号的传输时间差，确定出裂纹在铸锻件3上的具体位置，从而实现对大型铸锻件热处理裂纹的检测及其位置的确定。
波导杆对声波的传播衰减很小，其结构为细长杆结构，如图3所示。中间为金属棒或金属管，其长度根据被检测铸锻件3温度的不同选择不同的长度。在本实用新型中，为了保证声发射传感器的温度不超过300℃，根据实验结果，本实用新型确定被测铸锻件400℃左右时，长度取100mm，500℃左右时取200mm，以此类推。波导杆直径在10～15mm，两端为圆锥形金属头。波导杆材料与被检测铸锻件的材料相同或相似，以保证声波的传播特性。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定。只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (1)
1.一种大型热态铸锻件热处理裂纹在线检测装置，其特征在于：所述检测装置主要包括：声发射传感器（1）、波导杆（2）、对应力波信号进行信号调理与放大的宽带前置放大器、进行数字信号转换的4通道同步数据采集卡、PC机；其中，用以传递声波的波导杆（2）位于被检测铸锻件（3）与声发射传感器（1）之间；所述波导杆（2）的主体部分为金属棒或金属管，两端为圆锥形金属头；所述波导杆（2）的一端固定在被检测铸锻件（3）表面，并通过耦合剂与被检测铸锻件表面间耦合，另一端端面上耦合并固定声发射传感器（1）；所述的声发射传感器（1）设置为四个，其中两个声发射传感器分别安装在铸锻件的两端，其轴线平行于铸锻件的中心轴线，另外两个声发射传感器分别安装在铸锻件的两侧，垂直于铸锻件的中心轴线。
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