一种销类工件裂纹缺陷超声波检测方法与流程

本发明涉及一种超声波检测方法，特别是关于一种用于对小直径销类工件裂纹缺陷进行检测的销类工件裂纹缺陷超声波检测方法。

背景技术：

超声波检测是利用均匀材料中缺陷的存在，造成的材料不连续，这种不连续性会在材料内部产生一定的界面，而超声波会在缺陷的界面处发生反射现象，裂纹缺陷的超声波检测就是利用裂纹界面的反射，根据反射波的高度和位置从而判断裂纹的大小和在工件中的位置。

在正常的超声波检测中，应根据缺陷反射波在示波器上位置，分析判断该缺陷是发生在工件内部或表面的什么位置上，因此根据反射波的位置则可以判定工件中缺陷的位置。超声波检测时，缺陷界面反射波显示在超声波探伤仪器的示波器上，示波器可以通过事先设定好的线性比例关系，在其刻度上代表了一定大小的尺寸，根据反射声波在示波器上的位置，则可以计算出缺陷在工件中的具体位置，而反射波的高度则代表了该缺陷的当量大小。

由于连接用销类工件，大多数属于细长度类型，因此采用超声波检测时，由于侧壁效应和迟到波的影响，异常反射波形极为复杂，要区分哪个异常波形属于缺陷波形，并分析判断该缺陷在工件中的具体位置，非常困难，这也是超声波检测中的最大难点，相对来说，比焊缝的检测还要困难。但超声波检测具有灵活、方便、检测工期短、可实现不拆卸在线检测的特点，为了保证设备的运行安全，对于需要在设备运行的间隔期间，实施便捷、快速检测，这方面超声波检测具有其他无损方法无可替代的优势。

而且重要连接部件中的销子，在使用过程承受着较大的交变载荷，比如在铁路货车中的连接销子，如果发生断裂，则会造成巨大的经济损失或人身安全，因此实现在线检测很有必要。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种销类工件裂纹缺陷超声波检测方法，该方法能方便、准确区分缺陷及其位置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种销类工件裂纹缺陷超声波检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：步骤1)制作实物样件；步骤2)在实物样件上待检测部位附近设置有用于模拟缺陷位置的人工刻槽，进而得到已知缺陷位置的实物样件；步骤3)不同的检测部位设置有不同的探头，根据检测部位的不同调整各探头的角度；步骤4)对于工件不同的检测位置及直径尺寸，分别设置与检测位置相匹配的探头角度，并根据检测位置制作相应的探头位置控制装置，通过探头位置控制装置控制探头指向和移动范围；步骤5)检测前，先将探头位置控制装置安装在实物样件上，再将探头及其所对应的人工刻槽一一对应进行实际标定，记录人工刻槽反射波形的高度及人工刻槽反射在示波器上出现的位置；步骤6)实施检测时，根据划分的不同检测部位，使用相应的探头围绕被检测工件中心转动一圈以上；步骤7)发现异常反射，则将该异常反射与相对应的探头标定反射显示进行比较，判定是否有缺陷存在；步骤8)完成一个部位的检测，更换探头进行下一个部位的检测，直至检测完成所有规定的部位。

所述步骤1)中，将实物样件事先采用超声波进行检测，反射情况应属于正常范围。

所述步骤2)中，根据被检测工件在结构中的受力情况，确定检测部位，在每个检测部位的边界附近制作人工刻槽。

所述人工刻槽深度为1mm。

所述探头位置控制装置包括基体，基体采用圆形凹槽结构，该圆形凹槽结构直径与被测工件直径呈匹配设置；位于基体上设置有长条或长方孔，探头通过长条或长方孔与基体相对固定。

所述长条或长方孔的短径与探头直径或边长相同，长径大于探头直径或边长。

所述步骤6)中，检测时发现缺陷反射波后，需调整探头位置及角度，保证探头中心与被检测工件端面直径在同一直线上，找到缺陷的最高反射波后，进行比较、判定。

所述步骤6)中，如存在有与事先检测过程中人工刻槽类似的反射，且位置相符时，则判定为该部位存在裂纹缺陷；反之，该位置上未发生异常反射波，则认为该位置没有缺陷的产生。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用与检测工件相同的实物作为对比样件，其异常反射情况基本相同。2、本发明在保证使用安全的前提下，缩小了检测范围。3、本发明根据实物样件的人工刻槽，模拟裂纹缺陷，可以事先初步确定异常反射波的位置和反射情况。4、如果一个工件有不同的几个检测部位，则应分别采用不同角度的探头，可以保证探头角度与需要检测部位的最佳匹配，从而可以实现最佳反射显示。5、本发明探头移动位置根据检测部位大小设定，对于较小直径的销子，探头移动可以范围很小，主要以转动探头为主，检测开始时，在工件检测表面放放置好探头，以工件中心为转动原点，可以方便对探头实施控制，尤其是在空间其他位置实施检测时。6、本发明在检测时，为了更好的控制探头的位置，设置了探头位置控制装置，用于控制超声波对检测部位的指向性的稳定，该装置的大小刚好能够安装在被检测工件的检测面上，并能围绕检测面自由转动。在该控制装置上，设置一长条或长方孔，使用时将探头放置在该孔内，则探头可在沿着控制装置的直径方向上实现小范围移动。7、本发明在检测时，波形位置固定，便于针对工件检测部位的异常波形进行识别。8、本发明检测时，可以保证探头的中心与工件的中心在同一线上，避免降低缺陷反射能量，同时也可避免波形反射异常。9、本发明可以实施对细小销类工件实施在线超声波无损检测，快捷、便利，保证安全同时降低检修成本。10、本发明探头前后移动范围一般不超过10mm，移动范围较小，因此探头只需以工件中心为圆点，在探头位置控制围装置的控制下，绕工件检测面移动一周即可完成检测。11、本发明由于每个检测部位使用不同角度的探头，示波器上的正常显示也不同，对比性较强，降低了检测判断的难度。

附图说明

图1a是本发明的探头位置控制装置结构示意图；

图1b是图1a的剖视图；

图2是本发明具体实施例中在式样样件上设置人工刻槽的示意图；

图3是本发明具体实施例中探头控制装置使用状态示意图；

图4是本发明具体实施例中用于对第一检测部位进行校验及检测状态示意图；

图5是本发明具体实施例中用于对第二检测部位进行校验及检测状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供一种销类工件裂纹缺陷超声波检测方法，该方法是用于连接用销子在不便拆卸状态下，实施的超声波检测。由于连接用销类工件在使用过程中，受力集中在两侧的两个部位处(一般情况下，连接用销子大都具有该特点)，受力主要集中在接触部位，尤其是接触面较小时，在交变载荷作用下发生表面裂纹缺陷的情况较多，因此为了实现在线快速检测，本发明采用事先结果工件的受力情况，分析明确检测位置，缩小对工件的检测范围，这样可大大降低了在线检测时，分析判断异常波形的难度。本发明包括以下步骤：

步骤1)制作实物样件。

步骤2)在实物样件上待检测部位附近设置有人工刻槽，用于模拟缺陷位置，进而得到已知缺陷位置的实物样件。

步骤3)不同的检测部位设置有不同的探头，根据检测部位的不同调整各探头的角度。

步骤4)由于销类工件用于检测的端面，一般尺寸都很小，不利于探头移动及方向控制，因此对于工件不同的检测位置及直径尺寸，分别设置与检测位置相匹配的探头角度，并根据检测位置制作相应的探头位置控制装置，探头位置控制装置活动设置在实物样件一端，通过探头位置控制装置控制探头指向和移动范围，实现对某一个固定部位的超声波探伤检测。由于探头角度不同，超声波示波器上的显示也不同，这样针对每个检测部位使用不同角度的探头，可以实现对每个检测部位异常波形的对比判断。

步骤5)检测前，先将探头位置控制装置安装在实物样件上，再将探头及该探头所对应的人工刻槽一一对应进行实际标定，记录人工刻槽反射波形的高度及人工刻槽反射在示波器上出现的位置。

步骤6)实施检测时，根据划分的不同检测部位，使用相匹配的角度探头及其探头位置控制装置，将探头与探头位置控制装置相对固定，将探头位置控制装置在被检测工件端头转动一圈以上，同时观察、区分异常反射的发生。

步骤7)发现异常反射，则将该异常反射与相对应的探头标定反射显示进行比较，判定是否有缺陷存在：如存在有与事先检测过程中人工刻槽类似的反射，且位置相符时，则判定为该部位存在裂纹缺陷；反之，该位置上未发生异常反射波，则可以认为该位置没有缺陷的产生。

步骤8)完成一个部位的检测，更换探头进行下一个部位的检测，直至检测完成所有规定的部位。

上述步骤1)中，将实物样件事先采用超声波进行检测，反射情况应属于正常范围，即没有其他缺陷存在的实物样件，各类反射波均属于普通的侧壁反射或迟到反射以及其他杂波反射。

上述步骤2)中，根据被检测工件在结构中的受力情况，确定检测部位，在每个检测部位的边界附近，制作1mm深度的人工刻槽，该刻槽用于校验超声波的检测灵敏度，利用两个刻槽的反射情况及显示位置，用于对比在两个刻槽位置之间出现的异常反射波，从而判断工件是否存在裂纹缺陷。

上述步骤4)中，根据检测过程中，对探头角度的控制方向，制作探头位置控制装置，从而可以很稳定的控制探头的指向，并可以在保证方向不变的情况下，前后小范围移动探头，实现对检测部位异常波形的动态分析。如图1a、图1b所示，探头位置控制装置包括基体，基体采用圆形凹槽结构21，该圆形凹槽结构21直径与被测工件直径呈匹配设置；位于基体上设置有长条或长方孔22，探头通过长条或长方孔22与基体相对固定。

上述实施例中，长条或长方孔22的短径与探头直径或边长相同，长径略大于探头直径或边长5～10mm左右，孔的中心指向探头位置控制装置中心。

上述步骤5)中，在实施超声波无损检测过程中，工件中缺陷位置判定时，以缺陷反射波在示波器上的显示数值为准，并经超声波测距比例换算得出。在本实施例中，检测前已知缺陷易发生部位，因此需要确定该部位的缺陷反射在超声波示波器上所处位置即可。

上述步骤6)中，检测时发现缺陷反射波后，需轻微调整探头位置，保证探头中心与被检测工件端面直径在同一直线上，找到缺陷的最高反射波后，进行比较、判定。

上述各步骤中，完全采用实物样件制作波形反射对比被检测工件，由于其材质和外形尺寸全都相同，所以在每一处没有缺陷部位的反射波形基本相同。

上述各步骤中，一种实物样件只适用于一种被检测工件的检测，检测不同的工件，需分别制作实物样件，并根据不同工件使用条件不同及易发生缺陷的部位不同，在相应位置上制作人工刻槽。

实施例：

如图2所示，制作实物样件1，实物样件1上设置有第一检测部位15和第二检测部位16，并在第一检测部位15附近设置有第一人工刻槽11和第二人工刻槽12，在第二检测部位16附近设置有第三人工刻槽13和第四人工刻槽14。

如图1a、图1b所示，制作探头位置控制装置2，探头位置控制装置2的圆形凹槽结构21直径大小与被检测工件的检测端头直径相配合，并在探头位置控制装置2的基体上设置长条或长方孔22。

如图3所示，在被检测工件检测面上涂抹耦合剂，将探头位置控制装置2放置在实物样件1的检测面上，探头位置控制装置2能围绕实物样件1自由转动。

如图4所示，将探头某一角度探头3放置在探头位置控制装置2的长条或长方孔22内，适当施加压力，分别找出实物样件1中人工刻槽11和12的最高反射波，记录该刻槽反射的位置及反射高度及位置，并以该状态作为对第一检测部位15在实际检测过程中，示波器反射显示的对比。

如图5所示，采用同样的方法，调试出对第二检测部位16实施检测时的示波器对比显示波形状态机位置。

对实际工件进行检测时，时刻观察超声波探伤仪示波器上各种不同反射显示状态及位置的变化，如出现异常反射时，则需要慢慢轻微调整探头，分析观察反射波形的变化特点，如发现与事先检测过程中人工刻槽类似的反射，且位置相符时，则判定为该部位存在裂纹缺陷。避免了对其他各类异常反射波形，难以分析判断的难题。

综上所述，本发明由于明确检测部位，可以便于排除其他部位异常反射的干扰，避免误判，有针对性的进行检测、分析，减轻探伤人员的劳动强度，提高检测效率。而且由于探头角度与不同的检测部位一一对应，相同角度探头的正常反射基本相同，便于识别异常反射，在实施检测过程中出现异常反射时，可避免其他反射干扰的问题，有利于对异常波形的识别和判定，提高超声波检测判定的准确性。本发明实现了对销类工件的主要受力部位表面裂纹缺陷的检测，简便、快速、适用性强，实现了装备的在线检测，可有力的保证了装备使用的安全。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。