CN2528012Y - 柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机，它主要由聚焦探头、探伤仪、扫查器组成，其中扫查器包括底盘、跑车、油槽、阀口探头支架、移动尾座、主电机、减速器等，工件卡在转动轴和工件定位器中间，工件上方设有一移动聚焦探头，工件下方设有一个油槽，采用数字程控技术，消除了人工检测的不确定性，能准确检测出工件各种微小缺陷，检测速度快、可靠性高。

Description

柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机

技术领域：

本实用新型涉及一种柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机。

背景技术：

气阀和连杆螺栓是柴油机心脏部位的部件，它的质量好坏直接危及柴油机的动力和运行安全，所以是必须要严格检测的部件。

柴油机的气阀材质是(4Cr14In14W2Mo)这种合金材料不励磁，晶粒比较粗大，现有的检测方法有两种。一是用涡流检测阀口焊接部位；二是用渗透法检测阀杆。这两种方法检测气阀均带来方法的不可靠性。先说涡流方法检测阀口的焊接部位：焊接的阀口缺陷包括：裂纹、夹渣、气孔、未熔合、过熔等……。涡流只是听个声音具体是什么缺陷无法确认，尤其是用过的气阀，是母材先裂，还是焊接材料先裂无法确认，如果是母材先裂，涡流检测的可靠性很小(旧气阀检测要磨完涡流才能检测，加工后薄厚不一，又给涡流检测带来不可靠因素，如磨后有缺陷就浪费磨的工时)。阀杆加工工艺会造成有些缺陷在内部，渗透无法检测，用过的气阀拆下维修时积碳较多，渗透液很难渗入显影，因此带来更多不可靠的因素，渗透液有毒不利于环保，易燃不安全。连杆螺栓现在用的是电磁探伤，因螺栓都镀铜，要先将镀铜去掉，再用电磁探伤，探后再镀铜，本身丝扣就聚磁粉，非扣端的螺栓拐角处也聚磁粉真正出伤是受力最大的是第二扣、第三扣、第四扣和非扣端的拐角处，这都是电磁的盲区，劳民伤财，不能达到理想效果。

超声波检测气阀和连杆螺栓的难题

1、材质问题晶粒大

超声波检测气阀首先是材质问题4Cr14In14W2Mo这种材质晶粒比较粗大、晶格反射波的幅度高、一般方法很难区分伤波和晶格反射波。

2、表面干扰大

气阀材质的声速比普通钢慢，一般是3100m/s，连杆螺栓表面镀铜，铜的声速又与钢的声速不同，且这种工件表面光滑度比较高，易形成表面波，会干扰真正的伤波，尤其是检测连杆螺栓的丝扣部分这种表面干扰波危害更大。

3、手动人工探伤的不可靠因素

超声波检测柴油机气阀和连杆螺栓，首先要发现小的危害缺陷，是很细致的重复性劳动，而且量比较大，一般每台柴油机32个或48个、64个不等。要求气阀和连杆螺栓周向转动、横向移动探头，探伤的手法轻重、偶合剂的多少都会影响超声波探伤的可靠性。

4、规格型号杂

由于柴油机的规格型号不同，生产厂不同气阀和连杆螺栓的数量、形状、长短、粗细、连杆螺栓的丝扣大小、多少都有区别，要自动探伤就要有一个适应各种型号气阀与连杆螺栓探伤的扫查器。

本实用新型的目的是提供一种能准确检测气阀及连杆螺栓的各种微小缺陷的数字程控超声波自动探伤机，它主要是由聚焦探头、探伤仪、扫查器组成，其中扫查器的底盘上一侧安装有阀口探头支架，其上安装有阀口聚焦探头，另一侧设有一下端与底盘水平滑动连接的移动尾座，移动尾座下端有一尾座锁紧搬手，上部有一工件定位器，在阀口探头支架外侧有一由主电机带动的减速器中心伸出的与工件定位器轴线相对的转动轴，在转动轴与工件定位器的轴线上方设有一个可在二者之间水平往复运动的移动聚焦探头，轴线下方设有一个对应工件检测长度的装有含油海绵体的油槽，聚焦探头及扫查器上的主电机与步进电机分别与探伤仪导线连接，并由探伤仪的微型电了计算机进行控制。根据工件的不同，所用的聚焦探头也不相同，阀口探头，根据阀口厚度，采用瓦聚焦探头或点聚焦探头，聚焦点在R25-R35mm，2.5P-5P，超声波折射角为56°-60°；阀杆探伤采用3P-5P范围最好，聚焦点在R25-R35mm，超声波折射角38°-47°的聚焦探头，连杆螺栓丝扣探伤采用3P-5P范围最好聚焦点在R25-R50mm，超声波折射角60°-64°的聚焦探头，连杆螺栓杆部探伤，采用3P-5P范围最好，聚焦点在R25-R35mm，超声波折射角38°-48°，一次波发现0.1mm裂纹信噪比大于12db，探丝扣的灵敏度比杆部的探伤灵敏度差15db。

由于采用聚焦探头，其一次波、二次波的声场都集中，能区分出晶格反射波和伤波，避免错检，而且由于所检工件压在含油海绵体上面，既能消除表面干扰波，又能保证耦合均匀，同时利用数字程控技术可有效消除人工检测的不确定性，从而可提供出高可靠性的探伤检测结果，时间短，效率高。

附图说明：

图1扫查器总装图

图2电气原理图

图3气阀试块图

图4气阀阀口面试块图

图5连杆螺栓试块图

具体实施方式

本实用新型柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机主要由聚焦探头、探伤仪、扫查器组成，其中扫查器包括底盘1、跑车2、油槽3、阀口探头支架4、移动尾座8、主电机6、减速器7等，底盘1上一侧安装有阀口探头支架4、其上安装有阀口聚焦探头9，另一侧安装有移动尾座8，移动尾座下端通过滑道10与底盘1连接，并设有锁紧搬手11，可将移动尾座与底盘定位锁紧，移动尾座的上部为一工件定位器12，其前端为管状，工件尾部可插入管里，工件前端由主电机6带动的减速器7中心伸出的与工件定位器12轴向相对的转动轴13顶紧，并可由转动轴13带动工件周向旋转，工件定位器12可由工件定位器锁紧搬手14将之与移动尾座8固定锁紧，跑车2上有一步进电机15，由步进电机15带动一齿轮17，并通过齿轮17与底盘上的齿条16咬合使跑车2可在底盘1上的阀口探头支架4及移动尾座8之间往复运动，在跑车2侧面向上伸出一个探头支架19，其上安装有移动聚焦探头18，该聚焦探头18位于转动轴13与工件定位器12轴线上方，在转动轴与工件定位器轴线下方安装有一个对应工件检测长度的装有含油海绵体5的油槽3，聚焦探头，主电机6及步进电机15分别与探伤仪导线连接。

在探伤前，首先对仪器扫查器进行设定，装上试块并压紧搬手，将移动尾座及工件定位器定位锁紧，试块工件压在油槽的含油海绵体上，开启主电源，进行阀口探伤零点及灵敏度校准：将探伤仪(阀口端)进入手动，按动主电机正反转开关，用阀口聚焦探头在气阀试块上(参见图3、图4)找至人工伤(人工伤20设定为Φ2mm半孔、人工伤21、22的宽×深×长设定为0.15×0.15×10mm)其高度达到波幅80％，调正仪器闸门高度达到满屏的60％，将闸门内的回波调到实际的试块缺陷位置，确认退出转入自动准备；阀杆探伤零点及灵敏度校准：仪器(阀杆端)进入手动，按动主电机正反转开关，跑车行程调整，用移动聚焦探头在气阀试块的阀杆及连杆螺栓试块上(参见图3、图5)找到人工伤(人工伤23、24的宽×深设定为0.15×0.15mm、人工伤25、26的宽×深设定为0.15×0.1mm、人工伤27的宽×深设定为0.15×0.2mm)其最大反射波高度达到满屏的80％，确定探头扫查起始位置，然后再调整跑车，确定探头终止位置以确定跑车的扫查行程，转入自动准备，调整仪器闸门达到满屏的60％，将闸门内的回波调到与阀杆直径相等的位置，确认退出，取下试块，将要检测的工件装在扫查器上进行探伤，在进行工件探伤时，根据不同工件，应选用不同的聚焦探头

以16V240ZJD型柴油机为例

                       超声波折射角           聚焦点

气阀阀口探头规格        58°±2°             R25mm

阀    杆探头规格        40°±3°             R35mm

连杆螺栓丝扣探头规格    62°±2°             R50mm

丝扣端杆探头规格        40°±3°             R35mm

非扣端杆探头规格        40°±3°             R35mm

以12V180ZJ型柴油机为例

                       超声波折射角           聚焦点

气阀阀口探头规格        58°±2°             R25mm

阀    杆探头规格        42°±3°             R25mm

连杆螺栓丝扣探头规格    60°±2°             R35mm

丝扣端杆探头规格        40°±2°             R25mm

非扣端杆探头规格        42°±2°             R35mm

在检测连杆螺栓时，可同时安装多个探头，分别对杆部和丝扣进行探伤。

Claims (3)

1、一种柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机，其特征在于：它主要由聚焦探头、探伤仪、扫查器组成，其中扫查器的底盘(1)上一侧安装有阀口探头支架(4)，其上安装有阀口聚焦探头(9)，另一侧设有一下端与底盘水平滑动连接的移动尾座(8)，移动尾座下端有一尾座锁紧搬手(11)，上部有一工件定位器(12)，在阀口探头支架(4)外侧有一由主电机带动的减速器中心伸出的与工件定位器(12)轴线相对的转动轴(13)，在转动轴(13)与工件定位器(12)的轴线上方设有一个可在二者之间水平往复运动的移动聚焦探头(18)，轴线下方设有一个对应工件检测长度的装有含油海绵体(5)的油槽(3)，聚焦探头及扫查器上的主电机(6)和步进电机(15)分别与探伤仪导线相连。

2、如权利要求1所述的一种柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机，其特征在于：检测阀口探头应为2.5P-5P，聚焦点R25-R35mm，超声波折射角56°-60°的聚焦探头；检测阀杆探头应为3P-5P，聚焦点R25-R35mm，超声波折射角38°-47°的聚焦探头；检测连杆螺栓丝扣探头应为3P-5P聚焦点R25-R50mm，超声波折射角60°-64°的聚焦探头；检测连杆螺栓杆部探头应为3P-5P聚焦点R25-R35mm，超声波折射角38°-48°的聚焦探头。

3、如权利要求1或2所述的一种柴油机气阀及连杆螺栓超声波自动探伤机，其特征在于：跑车(2)上有一步进电机(15)，由步进电机(15)带动齿轮(17)，并通过齿轮(17)与底盘(1)上的齿条(16)咬合，在跑车(2)侧面向上伸出一个探头支架(19)，其上安装有移动聚焦探头(18)，该聚焦探头(18)位于转动轴(13)与工件定位器(12)轴线上方。

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