軸承圈套超聲波檢測缺陷定位修正方法的研究

蘭葉深 劉文軍 王宇星

摘要：軸承圈套缺陷的位置與缺陷的類型息息相關(guān)，超聲檢測儀器的定位系統(tǒng)是基于檢測工件是平面工件設(shè)計(jì)的，對軸承圈套進(jìn)行超聲波缺陷檢測時(shí)，檢測儀器無法顯示缺陷的準(zhǔn)確位置信息，針對這一不足，本文提出一種基于Matlab的缺陷定位方法對超聲檢測儀器的位置參數(shù)進(jìn)行修正，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)缺陷后只需修改Matlab程序中的工件內(nèi)徑、厚度、探頭的斜率和缺陷的顯示深度四個(gè)參數(shù)，便可快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出缺陷的位置信息，提高了軸承缺陷檢測的工作效率。

關(guān)鍵詞：軸承圈套；超聲檢測；缺陷定位；數(shù)值修正

引言

超聲波缺陷檢測式當(dāng)前軸承缺陷檢測中應(yīng)用最為廣泛的方法之一[1]，對軸承圈套缺陷的超聲波檢測時(shí)通過檢測獲取的相應(yīng)的參數(shù)，然后將參數(shù)對照相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對此圈套進(jìn)行是否合格的判定。目前超聲波缺陷檢測的定位系統(tǒng)是根據(jù)待測工件平面所設(shè)計(jì)的，當(dāng)采用斜探頭檢測時(shí)，波束軸線在待檢測面發(fā)生折射，工件中的缺陷位置就由探頭的折射角和聲程來確定。這種定位方法操作簡單，但是只適合用于檢測平面，當(dāng)被檢測工件為曲面時(shí)，缺陷所在位置難以確定。在軸承再制造的過程中，往往因?yàn)槿毕莩瑯?biāo)需要返修，根據(jù)超聲波儀器上所示的缺陷位置，返修的部位會(huì)由于定位不準(zhǔn)，造成材料的浪費(fèi)并且影響生產(chǎn)效率，因此，對軸承圈套超聲檢測過程中發(fā)現(xiàn)疑似缺陷進(jìn)行定位修正是必要的。

本文提出了一種采用Matlab軸承圈套超聲檢測缺陷定位方法，為便于檢測人員對軸承圈套中缺陷的快速定位，根據(jù)給出的缺陷定位程序，在進(jìn)行軸承圈套工件檢測過程中，如果發(fā)現(xiàn)缺陷，只需要修改其中的四個(gè)參數(shù)即可快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出缺陷的位置信息，計(jì)算簡單快捷。

1 軸承圈套超聲波缺陷檢測定位原理

2 圈套周向檢測缺陷定位修正程序

通過Matlab編輯程序，在缺陷定位檢測過程中改變參數(shù)，來計(jì)算缺陷的所在位置，這樣缺陷檢測的效率也會(huì)大幅度的提高，因此，提出一種基于Matlab的軸承圈套缺陷定位修正方法。

2.1基于Matlab的缺陷定位修正

待檢測軸承為JPB-SKF深溝球軸承圈套，其中尺寸為檢測的殼體規(guī)格為100mmx48mm（內(nèi)徑2rX厚度t），采用K1超聲波斜探頭從軸承圈套做周向超聲波檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)一處缺陷，從示波器上發(fā)現(xiàn)缺陷深度d為12mm、水平距離s為20mm，利用Matlab軟件我們可知缺陷實(shí)際深度H和距離探頭入射點(diǎn)的弧長計(jì)算流程見圖3。

將圖2對應(yīng)的程序輸入到Matlab軟件的命令窗口可得出缺陷的深度H為15mm、距離探頭入射點(diǎn)的弧長為20mm。

在實(shí)際檢測過程中，使用超聲波斜探頭斜率為1.5，檢測面為軸承圈套外表面，根據(jù)示波器采取的深度，其對應(yīng)經(jīng)Matlab修正深度和修正距離見1從表中可以看出，采集深度≤11mm時(shí)，修正深度值與采集數(shù)值相同。但是，隨著缺陷位置深度的增加，缺陷的實(shí)際位置與缺陷的顯示位置的差距逐漸增大，這是因?yàn)楹腿毕莸念愋拖嚓P(guān)，例如熱影響區(qū)不會(huì)出現(xiàn)鍛造、未熔合等缺陷，因此定位不準(zhǔn)確不利于對缺陷類型的輔助判斷。若軸承圈套需要返修，按照示波器采集的位置找不到缺陷，或者缺陷的返修范圍由于人為因素被擴(kuò)大，浪費(fèi)大量的人力物力和材料，因此對深度較深的缺陷進(jìn)行位置修正是必要的。

3 缺陷定位結(jié)果分析

4 結(jié)論

基于超聲波的軸承缺陷檢測在對圈套周向檢測過程中，無法實(shí)現(xiàn)缺陷的準(zhǔn)確定位，因此，提出一種基于Matlab的軸承圈套周向超聲檢測缺陷定位修正方法，在缺陷檢測過程中只需修改程序中的軸承圈套內(nèi)徑、厚度、探頭的斜率和缺陷深度四個(gè)參數(shù)，便能準(zhǔn)確快速計(jì)算得出圈套缺陷所在位置的深度和距離探頭入射點(diǎn)的弧長。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：

衢州市計(jì)劃項(xiàng)目（2016Y017）；浙江省教育廳科研項(xiàng)目資助（Y201839810）.

作者簡介：

蘭葉深（1989-），男，浙江衢州人，講師，碩士，主要從事軸承缺陷檢測與修復(fù)的科研和教學(xué)工作。