CN218212800U - 一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，包括：内圆面、左侧面、右侧面、前端面、后端面、齿顶面、第一齿面、第二齿面、第一齿根圆弧面、第二齿根圆弧面，其中：内圆面、齿顶面、第一齿根圆弧面、第二齿根圆弧面为检测面；齿面相控阵检测用模拟缺陷试块设置有人工缺陷，人工缺陷包括：多个第一长横孔、多个第二长横孔、多个第一短横孔和多个第二短横孔、多个第一线切槽和多个第二线切槽、第一平底孔、第二平底孔、第三平底孔、第四平底孔。由此，该试块针对性强，适用性广，操作便捷。能够实现各个方向的缺陷由浅及深的全面扫查，能够更直观、更便捷的模拟缺陷并更精确的标定和验证检测设备的检出能力。

Description

一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块

技术领域

本实用新型涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块。

背景技术

无损检测在特种设备、风电、航空航天、民用核电、石油石化、船舶等行业有广泛的应用。作为新能源的风电行业，随着装备技术的发展，大功率载荷、运行工况复杂导致传动部分的轮轴类零件的齿部经常出现断裂失效，因此需要借助相控阵检测设备或者超声波检测设备等对这些零件进行无损检测。

为了更好的控制质量，单纯的超声波检测无法满足齿部区域的全覆盖，对此，在对开齿表淬的齿部区域超声波检测的基础上又提出了相控阵检测的要求。然而，在开齿后，由于结构复杂、外形不规则，常规超声技术对齿部区域无法进行有效的检测，相控阵也无法快速有效地对缺陷进行定位、定量和定性判定。

此外，作为风电产品中的关键的运行部件，风电齿轮箱的齿圈类构件如行星轮、太阳轮等，对齿部的质量要求更加细致明确，对各种缺陷的控制更加严格，齿部缺陷的起始记录限为0.5mm，齿部要求不得有大于0.8mm的任何缺陷，齿面表面不得有任何缺陷，其他区域不得有1.6mm的任何缺陷。为了对缺陷进行精确定位、定量，除了增加相控阵等新的检测技术外，还需要有一种和齿面结构相一致、材质和制造工艺相同的针对各种类型的不同位置、方向分布的模拟缺陷试块，来弥补对比试块在检测时的缺陷定位、定量和定性的局限和不足。

然而，目前还没有一种合适的检测用缺陷模拟试块，因此需要研发一种既符合现行标准规范要求又可以满足其他有类似严格要求的相关产品的模拟缺陷试块。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本实用新型提供一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块。

本实用新型的技术方案如下：

一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，所述齿面相控阵检测用模拟缺陷试块包括：内圆面、左侧面、右侧面、前端面、后端面、齿顶面、第一齿面、第二齿面、第一齿根圆弧面、第二齿根圆弧面，所述左侧面和所述右侧面相对设置并同时连接至所述内圆面，所述前端面和所述后端面相对设置并同时连接至所述内圆面，所述左侧面、所述前端面、所述右侧面、所述后端面依次连接，所述第一齿根圆弧面、所述第一齿面、所述齿顶面、所述第二齿面、所述第二齿根圆弧面依次连接并位于所述内圆面的相对一侧，所述第一齿面远离所述第一齿根圆弧面的一侧朝向远离所述内圆面的一端延伸，所述第二齿面远离所述第二齿根圆弧面的一侧朝向远离所述内圆面的一端延伸，所述第一齿面、所述齿顶面、所述第二齿面共同至少部分地形成为一个完整的齿部结构，所述第一齿根圆弧面远离所述第一齿面的一侧连接至所述前端面，所述第二齿根圆弧面远离所述第二齿面的一侧连接至所述后端面，其中：

所述内圆面、所述齿顶面、所述第一齿根圆弧面、所述第二齿根圆弧面为检测面；

所述齿面相控阵检测用模拟缺陷试块设置有人工缺陷，所述人工缺陷包括：从所述左侧面钻制的多个第一长横孔、从所述右侧面钻制的多个第二长横孔、从所述第二齿面钻制的多个第一短横孔和多个第二短横孔、从所述第一齿面钻制的多个第一线切槽和多个第二线切槽、从所述内圆面靠近所述前端面的一侧钻制的第一平底孔、从所述内圆面靠近所述后端面的一侧钻制的第二平底孔、从所述第一齿根圆弧面靠近所述前端面的一侧钻制的第三平底孔、从所述第二齿根圆弧面靠近所述后端面的一侧钻制的第四平底孔；

从所述第一齿面和所述第二齿面向内延伸表淬层厚度以及所述齿顶面向内延伸两倍的表淬层厚度所形成的部分为I区，I区以下至所述第一齿根圆弧面向内延伸表淬层厚度、以及所述第二齿根圆弧面向内延伸表淬层厚度所形成的部分为II区，所述齿面相控阵检测用模拟缺陷试块除去所述I区和所述II区的剩余部分为III区；

所述多个第一长横孔沿所述I区和所述II区的交界线依次设置；所述多个第二长横孔位于所述II区并沿所述齿部结构的高度方向依次设置；所述多个第一短横孔位于靠近所述左侧面的一端，所述多个第一短横孔沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第二短横孔位于靠近所述右侧面的一端，所述多个第二短横孔沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第一线切槽位于靠近所述左侧面的一端，所述多个第一线切槽沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第二线切槽位于靠近所述右侧面的一端，所述多个第二线切槽沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第一平底孔沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；所述多个第二平底孔沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；所述多个第三平底孔沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；所述多个第四平底孔沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大。

可选地，所述第一长横孔和所述第二长横孔均为圆柱形孔，所述第一长横孔和所述第二长横孔均平行于所述齿顶面、所述第一齿面、所述第二齿面，所述第一长横孔的孔径小于所述第二长横孔的孔径，并且所述第一长横孔和所述第二长横孔的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

可选地，所述第一长横孔的数量为3个，每个所述第一长横孔的直径为φ0.5mm、深度为25mm；所述第二长横孔的数量为3个，每个所述第二长横孔的直径为φ0.8mm、深度为25mm。

可选地，所述第一短横孔和所述第二短横孔均为圆柱形孔，所述第一短横孔和所述第二短横孔均垂直于所述第二齿面，所述多个第一短横孔之间、所述多个第二短横孔之间、所述第一短横孔和所述第二短横孔之间的距离均≥25mm，所述第一短横孔的孔径小于所述第二短横孔的孔径，所述第一短横孔的孔深小于所述第二短横孔的孔深，并且所述第一短横孔和所述第二短横孔的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

可选地，所述第一短横孔的数量为3个，每个所述第一短横孔的直径为φ0.5mm、深度为4mm；所述第二短横孔的数量为3个，每个所述第二短横孔的直径为φ0.8mm、深度为8mm。

可选地，所述第一线切槽和所述第二线切槽的长度方向均平行于所述齿顶面，所述多个第一线切槽之间、所述多个第二线切槽之间、所述第一线切槽和所述第二线切槽之间的距离均≥25mm，所述第一线切槽的长度小于所述第二线切槽的长度，并且所述第一线切槽和所述第二线切槽的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

可选地，所述第一线切槽的数量为3个，每个所述第一线切槽的长度为5cm、深度≥1mm、宽度为0.5mm；所述第二线切槽的数量为3个，每个所述第二线切槽的长度为10cm、深度≥1mm、宽度为0.5mm。

可选地，所述第一平底孔的数量为4个，4个所述第一平底孔的直径均为φ1.0mm，4个所述第一平底孔与第一齿根圆弧面的距离分别为40mm、30mm、20mm、10mm，4个所述第一平底孔之间、以及所述第一平底孔与所述左侧面之间的距离均≥25cm；

所述第二平底孔的数量为4个，4个所述第二平底孔的直径均为φ1.6mm，4个所述第二平底孔与第二齿根圆弧面的距离分别为40mm、30mm、20mm、10mm，4个所述第二平底孔之间、以及所述第二平底孔与所述左侧面之间的距离均≥25cm。

可选地，所述第三平底孔的数量为3个，3个所述第三平底孔的直径均为φ0.8mm，3个所述第三平底孔的孔深分别为5mm、10mm、15mm，3个所述第三平底孔之间、所述第三平底孔与所述右侧面之间、以及所述第三平底孔和所述第一平底孔之间的距离均≥25cm；

所述第四平底孔的数量为3个，3个所述第四平底孔的直径均为φ1.0mm，3个所述第四平底孔的孔深分别为5mm、10mm、15mm，3个所述第四平底孔之间、所述第四平底孔与所述右侧面之间、以及所述第四平底孔和所述第二平底孔之间的距离均≥25cm。

可选地，所述第一平底孔和所述第三平底孔的轴向方向均垂直于所述第一齿根圆弧面，所述第一平底孔和所述第三平底孔与所述前端面之间的距离≥25mm，并且所述第一平底孔和所述第三平底孔与所述第一齿面之间的距离≥25mm；

所述第二平底孔和所述第四平底孔的轴向方向均垂直于所述第二齿根圆弧面，所述第二平底孔和所述第四平底孔与所述后端面之间的距离≥25mm，并且所述第二平底孔和所述第四平底孔与所述第二齿面之间的距离≥25mm；

所述第一平底孔、所述第二平底孔、所述第三平底孔、所述第四平底孔的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

本实用新型技术方案的主要优点如下：

在满足现行标准的前提下，可以根据实物制作与其结构一致的试块，针对性强，适用性广，操作便捷。之后，可以基于试块分别制作出相应的长横孔、短横孔、线切槽、平底孔的灵敏度DAC曲线，或者对在其他对比试块上制作的长横孔、短横孔、线切槽、平底孔的灵敏度DAC曲线进行校准校正，工作人员能够将相控阵检测和超声波检测相互结合起来，可以针对各种类型齿轮，尤其是风电齿轮，实现各个方向的缺陷由浅及深的全面扫查，还可以就相同深度处的不同人工缺陷进行比对，从而能够更直观、更便捷的模拟缺陷并更精确的标定和验证检测设备的检出能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本实用新型的一个实施方式中的一种齿轮的端面结构示意图；

图2为根据本实用新型的一个实施方式中的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的主视图；

图3为图2中所示的齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的右视图；

图4为图2中所示的齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的后视图；

图5为图2中所示的齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的左视图；

附图标记说明：

1：第一长横孔 2：第二长横孔 3：第一短横孔

4：第二短横孔 5：第一线切槽 6：第二线切槽

7：第一平底孔 8：第二平底孔 9：第三平底孔

10：第四平底孔

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型实施例提供的技术方案。

在根据本实用新型的一个实施方式中提供了一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，该试块由和齿圈类构件如行星轮、太阳轮等的结构规格(齿轮的模数、分度圆等主要参数)、材质、热加工状态一致的材料制成。

例如，本实施方式中试块的材质为组织均匀、声学各向同性、晶粒度为6～8级的风电齿轮用17CrNiMoAFD合金钢。

进一步地，本实施方式中的齿面相控阵检测用模拟缺陷试块可以由图1所示的齿轮结构加工而成，该齿轮结构可以是由诸如行星轮、太阳轮等的齿圈类构件上截取下来的，在实际加工时，可以借助适当的工具去除齿轮结构上多余的齿部结构，仅保留其中一个完整的齿部结构，而且该保留的齿部结构的两侧各保留有一个齿根圆弧面，同时，去除齿部结构的外侧壁可以沿着齿轮的齿根圆加工形成为圆弧状的外圆面，此外，齿轮结构的内侧壁可以加工形成为圆弧状的内圆面。

在本实施方式中，齿轮结构的内圆面与齿根圆之间的厚度为齿轮壁厚，保留的齿部结构的齿顶与齿根圆之间的距离为齿高，齿轮壁厚大致为齿高的两倍，齿宽则可以根据实际情况设置适当的长度尺寸。

图2示出了一种经由图1中所示的齿轮结构加工形成的齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，该试块包括：内圆面G、左侧面A、右侧面H、前端面N、后端面M、齿顶面D、第一齿面C、第二齿面B、第一齿根圆弧面F、第二齿根圆弧面E。

具体地，左侧面A和右侧面H相对设置并同时连接至内圆面G，前端面N和后端面M相对设置并同时连接至内圆面G，左侧面A、前端面N、右侧面H、后端面M依次首尾连接，第一齿根圆弧面F、第一齿面C、齿顶面D、第二齿面B、第二齿根圆弧面E依次连接并位于内圆面G的相对一侧，第一齿面C远离第一齿根圆弧面F的一侧朝向远离内圆面G的一端延伸，第二齿面B远离第二齿根圆弧面E的一侧朝向远离内圆面G的一端延伸，第一齿面C、齿顶面D、第二齿面B共同至少部分地形成为一个完整的齿部结构，第一齿根圆弧面F远离第一齿面C的一侧连接至前端面N，第二齿根圆弧面E远离第二齿面B的一侧连接至后端面M。

可以理解，第一齿面C、齿顶面D、第二齿面B形成的齿部结构即为之前保留的齿部结构。

在本实施方式中，内圆面G、齿顶面D、第一齿根圆弧面F、第二齿根圆弧面E为检测面；

此外，该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块设置有人工缺陷，如图2至图5所示，人工缺陷包括：从左侧面A钻制的多个第一长横孔1、从右侧面H钻制的多个第二长横孔2、从第二齿面B钻制的多个第一短横孔3和多个第二短横孔4、从第一齿面C钻制的多个第一线切槽5和多个第二线切槽6、从内圆面G靠近前端面N的一侧钻制的第一平底孔7、从内圆面G靠近后端面M的一侧钻制的第二平底孔8、从第一齿根圆弧面F靠近前端面N的一侧钻制的第三平底孔9、从第二齿根圆弧面E靠近后端面M的一侧钻制的第四平底孔10；

在制作人工缺陷时，为了方便对部分的人工缺陷进行定位，可以基于保留的齿部结构对整个试块进行区域划分。

具体地，如图1所示，在该齿轮结构中，当除去多余的齿部结构之后，从第一齿面C和第二齿面B向内延伸表淬层厚度以及齿顶面D向内延伸两倍的表淬层厚度所形成的部分为I区，I区以下至第一齿根圆弧面F向内延伸表淬层厚度、以及第二齿根圆弧面E向内延伸表淬层厚度所形成的部分为II区，除去I区和II区的剩余部分为III区。

可以理解，表淬层厚度为对齿轮结构进行表层淬火后的淬透深度。

由此，在本实施方式中，如图2至图5所示：

多个第一长横孔1沿I区和II区的交界线依次设置；

多个第二长横孔2位于II区并沿齿部结构的高度方向依次设置；

多个第一短横孔3位于靠近左侧面A的一端，多个第一短横孔3沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置，并且逐渐远离齿顶面D；

多个第二短横孔4位于靠近右侧面H的一端，多个第二短横孔4沿着从右侧面H到左侧面A的方向上间隔设置，并且逐渐远离齿顶面D；

多个第一线切槽5位于靠近左侧面A的一端，多个第一线切槽5沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置，并且逐渐远离齿顶面D；

多个第二线切槽6位于靠近右侧面H的一端，多个第二线切槽6沿着从右侧面H到左侧面A的方向上间隔设置，并且逐渐远离齿顶面D；

多个第一平底孔7沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；

多个第二平底孔8沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；

多个第三平底孔9沿着从右侧面H到左侧面A的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；

多个第四平底孔10沿着从右侧面H到左侧面A的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大。

进一步地，如图2至图5所示，第一长横孔1和第二长横孔2均为圆柱形孔，第一长横孔1和第二长横孔2均平行于齿顶面D、第一齿面C、第二齿面B，第一长横孔1的孔径小于第二长横孔2的孔径，并且第一长横孔1和第二长横孔2的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

具体地，如图2所示，第一长横孔1的数量为3个，每个第一长横孔1的直径为φ0.5mm、深度为25mm；第二长横孔2的数量为3个，每个第二长横孔2的直径为φ0.8mm、深度为25mm。

示例性地，该3个第一长横孔1可以依次位于I区和II区交界线上从齿顶面D往下一倍的表淬层厚度的相交处、分度圆的相交处、齿底的相交处。该3个第二长横孔2可以沿着齿顶面D的中心线往下两倍的表淬层厚度的相交处、分度圆的相交处、齿底的相交处。

进一步地，第一短横孔3和第二短横孔4均为圆柱形孔，第一短横孔3和第二短横孔4均垂直于第二齿面B，多个第一短横孔3之间、多个第二短横孔4之间、第一短横孔3和第二短横孔4之间的距离均≥25mm，第一短横孔3的孔径小于第二短横孔4的孔径，第一短横孔3的孔深小于第二短横孔4的孔深，并且第一短横孔3和第二短横孔4的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

具体地，如图3所示，第一短横孔3的数量为3个，每个第一短横孔3的直径为φ0.5mm、深度为4mm；第二短横孔4的数量为3个，每个第二短横孔4的直径为φ0.8mm、深度为8mm。

示例性地，该3个第一短横孔3可以依次位于从齿顶面D往下一倍的表淬层厚度的位置处、分度圆的位置处、齿底的位置处。类似地，该3个第二短横孔4也可以依次位于从齿顶面D往下一倍的表淬层厚度的位置处、分度圆的位置处、齿底的位置处。

同时，该3个第一短横孔3和该3个第二短横孔4可以依次沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置。

进一步地，第一线切槽5和第二线切槽6的长度方向均平行于齿顶面D，多个第一线切槽5之间、多个第二线切槽6之间、第一线切槽5和第二线切槽6之间的距离均≥25mm，第一线切槽5的长度小于第二线切槽6的长度，并且第一线切槽5和第二线切槽6的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

具体地，如图5所示，第一线切槽5的数量为3个，每个第一线切槽5的长度为5cm、深度≥1mm、宽度为0.5mm；第二线切槽6的数量为3个，每个第二线切槽的长度为10cm、深度≥1mm、宽度为0.5mm。

示例性地，该3个第一线切槽5可以依次位于从齿顶面D往下一倍的表淬层厚度的位置处、分度圆的位置处、齿底的位置处。类似地，该3个第二线切槽6也可以依次位于从齿顶面D往下一倍的表淬层厚度的位置处、分度圆的位置处、齿底的位置处。

同时，该3个第一线切槽5和该3个第二线切槽6可以依次沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置。

进一步地，如图5所示，第一平底孔7的数量为4个，4个第一平底孔7的直径均为φ1.0mm，4个第一平底孔7与第一齿根圆弧面F的距离分别为40mm、30mm、20mm、10mm，4个第一平底孔7之间、以及第一平底孔7与左侧面A之间的距离均≥25cm；

如图3所示，第二平底孔8的数量为4个，4个第二平底孔8的直径均为φ1.6mm，4个第二平底孔8与第二齿根圆弧面E的距离分别为40mm、30mm、20mm、10mm，4个第二平底孔8之间、以及第二平底孔8与左侧面A之间的距离均≥25cm。

进一步地，如图5所示，第三平底孔9的数量为3个，3个第三平底孔9的直径均为φ0.8mm，3个第三平底孔9的孔深分别为5mm、10mm、15mm，3个第三平底孔9之间、第三平底孔9与右侧面H之间、以及第三平底孔9和第一平底孔7之间的距离均≥25cm；

如图3所示，第四平底孔10的数量为3个，3个第四平底孔10的直径均为φ1.0mm，3个第四平底孔10的孔深分别为5mm、10mm、15mm，3个第四平底孔10之间、第四平底孔10与右侧面H之间、以及第四平底孔10和第二平底孔8之间的距离均≥25cm。

示例性地，如图5所示，4个第一平底孔7和3个第三平底孔9可以依次沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置，并且靠近第三平底孔9的那一个第一平底孔7的孔深最大，且大致位于左侧面A到右侧面H之间的中间位置。

示例性地，如图3所示，4个第二平底孔8和3个第四平底孔10可以依次沿着从左侧面A到右侧面H的方向上间隔设置，并且靠近第四平底孔10的那一个第二平底孔8的孔深最大，且大致位于左侧面A到右侧面H之间的中间位置。

此外，如图5所示，第一平底孔7和第三平底孔9的轴向方向均垂直于第一齿根圆弧面F，第一平底孔7和第三平底孔9与前端面之间的距离≥25mm，并且第一平底孔7和第三平底孔9与第一齿面C之间的距离≥25mm。

优选地，第一平底孔7和第三平底孔9的孔底面为平面，并且该平面平行于第一齿根圆弧面F。

第二平底孔8和第四平底孔10的轴向方向均垂直于第二齿根圆弧面E，第二平底孔8和第四平底孔10与后端面M之间的距离≥25mm，并且第二平底孔8和第四平底孔10与第二齿面B之间的距离≥25mm。

优选地，第二平底孔8和第四平底孔10的孔底面为平面，并且该平面平行于第二齿根圆弧面E。

第一平底孔7、第二平底孔8、第三平底孔9、第四平底孔10的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

使用时，将相控阵探头置于该试块的齿顶面D上，既可以分别制作出长横孔、短横孔、线切槽的灵敏度DAC曲线，也可以针对基于其他对比试块制作的长横孔、短横孔、线切槽的灵敏度DAC曲线进行校准校正。将超声波探头置于该试块的第一齿根圆弧面F、第二齿根圆弧面E、或者内圆面G上，即可以分别制作出不同当量直径的平底孔的灵敏度DAC曲线，也可以针对基于其他对比试块制作的平底孔的灵敏度DAC曲线进行校准校正。同时也可以就相同深度处的不同人工缺陷进行比对，利用各个人工缺陷，以调节设备探头的前沿距离、入射角、延迟距离、声束的扩散角以及扫描速度等。

具体地，本实用新型中的齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的使用方法如下：

1、针对各个人工缺陷，制作相应的灵敏度曲线，具体包括：

1.1、制作长横孔的灵敏度曲线，将相控阵探头置于该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的齿顶面D上，使探头声束轴线与第一长横孔或者第二长横孔的轴向方向相垂直，前后左右缓慢移动探头找出最高反射回波的位置，利用直射法依次找出不同埋藏深度的相同直径的长横孔最高反射回波，并将其圆滑连接成一条曲线，然后将曲线调整至满屏的20％～80％范围内，即可完成长横孔的灵敏度曲线的制作；

1.2、制作短横孔的灵敏度曲线，将相控阵探头置于该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的齿顶面D上，使探头声束轴线与第一短横孔或者第二短横孔的长度方向相垂直，前后左右缓慢移动探头找出最高反射回波的位置，利用直射法依次找出不同埋藏深度的短横孔最高反射回波，并将其圆滑连接成一条曲线，然后将曲线调整至满屏的20％～80％范围内，即可完成短横孔的灵敏度曲线的制作；

1.3、制作线切槽的灵敏度曲线，将相控阵探头置于该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的齿顶面D上，使探头声束轴线与第一线切槽或者第二线切槽的长度方向相垂直前后左右缓慢移动探头找出最高反射回波的位置，利用直射法依次找出不同埋藏深度的线切槽最高反射回波，并将其圆滑连接成一条曲线，然后将曲线调整至满屏的20％～80％范围内，即可完成线切槽的灵敏度曲线的制作；

1.4、制作平底孔的灵敏度曲线，将超声波探头置于该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的第一齿根圆弧面F或者第二齿根圆弧面E上，使探头声束轴线与第一平底孔或者第二平底孔的孔底面相垂直，或者将相控阵/超声波探头置于该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的内圆面G上，使探头声束轴线与第三平底孔或者第四平底孔的孔底面相垂直，前后左右缓慢移动探头找出最高反射回波的位置，利用直射法依次找出不同埋藏深度的相同直径的平底孔最高反射回波，并将其圆滑连接成一条曲线，然后将曲线调整至满屏的20％～80％范围内，即可完成平底孔的灵敏度曲线的制作；

2、使用相控阵检测设备或者超声波检测设备和探头对工件进行检测，记录缺陷波形，与该齿面相控阵检测用模拟缺陷试块的长横孔、短横孔、线切槽、平底孔的灵敏度曲线进行对照，根据缺陷和波形之间的对应关系，确定工件的缺陷。

由此，本实施方式中的试块具有以下优点：

在满足现行标准的前提下，可以根据实物制作与其结构一致的试块，针对性强，适用性广，操作便捷。之后，可以基于试块分别制作出相应的长横孔、短横孔、线切槽、平底孔的灵敏度DAC曲线，或者对在其他对比试块上制作的长横孔、短横孔、线切槽、平底孔的灵敏度DAC曲线进行校准校正，工作人员能够将相控阵检测和超声波检测相互结合起来，可以针对各种类型齿轮，尤其是风电齿轮，实现各个方向的缺陷由浅及深的全面扫查，还可以就相同深度处的不同人工缺陷进行比对，从而能够更直观、更便捷的模拟缺陷并更精确的标定和验证检测设备的检出能力。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述齿面相控阵检测用模拟缺陷试块包括：内圆面、左侧面、右侧面、前端面、后端面、齿顶面、第一齿面、第二齿面、第一齿根圆弧面、第二齿根圆弧面，所述左侧面和所述右侧面相对设置并同时连接至所述内圆面，所述前端面和所述后端面相对设置并同时连接至所述内圆面，所述左侧面、所述前端面、所述右侧面、所述后端面依次连接，所述第一齿根圆弧面、所述第一齿面、所述齿顶面、所述第二齿面、所述第二齿根圆弧面依次连接并位于所述内圆面的相对一侧，所述第一齿面远离所述第一齿根圆弧面的一侧朝向远离所述内圆面的一端延伸，所述第二齿面远离所述第二齿根圆弧面的一侧朝向远离所述内圆面的一端延伸，所述第一齿面、所述齿顶面、所述第二齿面共同至少部分地形成为一个完整的齿部结构，所述第一齿根圆弧面远离所述第一齿面的一侧连接至所述前端面，所述第二齿根圆弧面远离所述第二齿面的一侧连接至所述后端面，其中：

所述内圆面、所述齿顶面、所述第一齿根圆弧面、所述第二齿根圆弧面为检测面；

所述齿面相控阵检测用模拟缺陷试块设置有人工缺陷，所述人工缺陷包括：从所述左侧面钻制的多个第一长横孔、从所述右侧面钻制的多个第二长横孔、从所述第二齿面钻制的多个第一短横孔和多个第二短横孔、从所述第一齿面钻制的多个第一线切槽和多个第二线切槽、从所述内圆面靠近所述前端面的一侧钻制的第一平底孔、从所述内圆面靠近所述后端面的一侧钻制的第二平底孔、从所述第一齿根圆弧面靠近所述前端面的一侧钻制的第三平底孔、从所述第二齿根圆弧面靠近所述后端面的一侧钻制的第四平底孔；

从所述第一齿面和所述第二齿面向内延伸表淬层厚度以及所述齿顶面向内延伸两倍的表淬层厚度所形成的部分为I区，I区以下至所述第一齿根圆弧面向内延伸表淬层厚度、以及所述第二齿根圆弧面向内延伸表淬层厚度所形成的部分为II区，所述齿面相控阵检测用模拟缺陷试块除去所述I区和所述II区的剩余部分为III区；

所述多个第一长横孔沿所述I区和所述II区的交界线依次设置；所述多个第二长横孔位于所述II区并沿所述齿部结构的高度方向依次设置；所述多个第一短横孔位于靠近所述左侧面的一端，所述多个第一短横孔沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第二短横孔位于靠近所述右侧面的一端，所述多个第二短横孔沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第一线切槽位于靠近所述左侧面的一端，所述多个第一线切槽沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第二线切槽位于靠近所述右侧面的一端，所述多个第二线切槽沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且逐渐远离所述齿顶面；所述多个第一平底孔沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；所述多个第二平底孔沿着从所述左侧面到所述右侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；所述多个第三平底孔沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大；所述多个第四平底孔沿着从所述右侧面到所述左侧面的方向上间隔设置，并且孔的深度逐渐变大。

2.根据权利要求1所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一长横孔和所述第二长横孔均为圆柱形孔，所述第一长横孔和所述第二长横孔均平行于所述齿顶面、所述第一齿面、所述第二齿面，所述第一长横孔的孔径小于所述第二长横孔的孔径，并且所述第一长横孔和所述第二长横孔的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

3.根据权利要求2所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一长横孔的数量为3个，每个所述第一长横孔的直径为φ0.5mm、深度为25mm；所述第二长横孔的数量为3个，每个所述第二长横孔的直径为φ0.8mm、深度为25mm。

4.根据权利要求1所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一短横孔和所述第二短横孔均为圆柱形孔，所述第一短横孔和所述第二短横孔均垂直于所述第二齿面，所述多个第一短横孔之间、所述多个第二短横孔之间、所述第一短横孔和所述第二短横孔之间的距离均≥25mm，所述第一短横孔的孔径小于所述第二短横孔的孔径，所述第一短横孔的孔深小于所述第二短横孔的孔深，并且所述第一短横孔和所述第二短横孔的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

5.根据权利要求4所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一短横孔的数量为3个，每个所述第一短横孔的直径为φ0.5mm、深度为4mm；所述第二短横孔的数量为3个，每个所述第二短横孔的直径为φ0.8mm、深度为8mm。

6.根据权利要求1所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一线切槽和所述第二线切槽的长度方向均平行于所述齿顶面，所述多个第一线切槽之间、所述多个第二线切槽之间、所述第一线切槽和所述第二线切槽之间的距离均≥25mm，所述第一线切槽的长度小于所述第二线切槽的长度，并且所述第一线切槽和所述第二线切槽的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

7.根据权利要求6所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一线切槽的数量为3个，每个所述第一线切槽的长度为5cm、深度≥1mm、宽度为0.5mm；所述第二线切槽的数量为3个，每个所述第二线切槽的长度为10cm、深度≥1mm、宽度为0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第一平底孔的数量为4个，4个所述第一平底孔的直径均为φ1.0mm，4个所述第一平底孔与第一齿根圆弧面的距离分别为40mm、30mm、20mm、10mm，4个所述第一平底孔之间、以及所述第一平底孔与所述左侧面之间的距离均≥25cm；

所述第二平底孔的数量为4个，4个所述第二平底孔的直径均为φ1.6mm，4个所述第二平底孔与第二齿根圆弧面的距离分别为40mm、30mm、20mm、10mm，4个所述第二平底孔之间、以及所述第二平底孔与所述左侧面之间的距离均≥25cm。

9.根据权利要求1所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，所述第三平底孔的数量为3个，3个所述第三平底孔的直径均为φ0.8mm，3个所述第三平底孔的孔深分别为5mm、10mm、15mm，3个所述第三平底孔之间、所述第三平底孔与所述右侧面之间、以及所述第三平底孔和所述第一平底孔之间的距离均≥25cm；

所述第四平底孔的数量为3个，3个所述第四平底孔的直径均为φ1.0mm，3个所述第四平底孔的孔深分别为5mm、10mm、15mm，3个所述第四平底孔之间、所述第四平底孔与所述右侧面之间、以及所述第四平底孔和所述第二平底孔之间的距离均≥25cm。

10.根据权利要求1所述的一种齿面相控阵检测用模拟缺陷试块，其特征在于，

所述第一平底孔和所述第三平底孔的轴向方向均垂直于所述第一齿根圆弧面，所述第一平底孔和所述第三平底孔与所述前端面之间的距离≥25mm，并且所述第一平底孔和所述第三平底孔与所述第一齿面之间的距离≥25mm；

所述第二平底孔和所述第四平底孔的轴向方向均垂直于所述第二齿根圆弧面，所述第二平底孔和所述第四平底孔与所述后端面之间的距离≥25mm，并且所述第二平底孔和所述第四平底孔与所述第二齿面之间的距离≥25mm；

所述第一平底孔、所述第二平底孔、所述第三平底孔、所述第四平底孔的内壁面的光洁度为Ra3.2μm。

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