滑动轴承的超声波无损检测

滑动轴承的超声波无损检测

程巍､李小明､周楚翔､陈祝斌

浙江省机电产品质量检测所有限公司   浙江省杭州市邮编：310051

摘要:对滑动轴承进行超声波探伤,检查轴承内部的各种危害性缺陷｡滑动轴承的合金层内的气孔､夹渣､裂纹､折叠等缺陷统称为合金内异质薄层缺陷｡合金内的质量缺陷与双金属结合面粘结状况的检查同等重要｡对滑动轴承进行超声波无损检测,剔出这些存在的缺陷,提高滑动轴承的内在质量,以减少由于轴承本身原因造成的早期失效｡

关键词:滑动轴承;超声波;无损检测

1超声波检测技术原理

超声波检测技术自推出以来就被广泛应用在工程领域当中,在实际应用的时候,检测声波的频率一般要在20kHz及以上｡以下是该技术的主要特点:第一,可进行广泛使用,无论是金属还是非金属材料,检测出的数据都具有较高准确度;第二,具有良好的穿透性能,检测时如果目标构件的厚度较大的话,也能及时得出准确的数据结果;第三,具有良好的缺陷识别精度与分辨率,在该检测技术的使用下,得出的数据结果都较准确,就算缺陷特别细微,其识别速度和效率也无任何变化;第四,具有较高的检测效率,该检测技术在实际运用过程中,检测时长一般都比较短,且所用到的设备体积都不大,有利于随身携带,需要时随时可以运作起来｡

2穿透法与反射法的优缺点

穿透法探伤比脉冲反射法探伤灵敏度低｡但对于滑动轴承,穿透法波形简单,适合于批量大､效率高的滑动轴承的生产｡穿透法无法对缺陷进行定性判断,小缺陷判断困难｡脉冲反射法的波形相对较复杂,对探伤人员判断缺陷的能力要求较高,效率低,不适合大批量生产｡但反射法对缺陷的具体情况反映较为明显｡现用穿透法调人工缺陷波形高5%时,抑制量较大｡抑制的启用改变了仪器的垂直线性和动态范围｡垂直线性的改变影响到对探伤缺陷的定量;抑制作用越大,仪器动态范围越小,从而在实际探伤中有漏掉小缺陷的危险｡从理论上分析,滑动轴承用穿透法探伤时,要求不能有≥φ2mm平底孔当量直径的缺陷,在调探伤灵敏度时不必调节结合良好部分波形,只须将同类型､同材质轴承人工缺陷部分波形调至满屏80%作为此时探伤灵敏度,当发现被探测轴承中有穿透波的波高低于或等于满屏的80%时,即为超过标准的结合不良或合金内有≥φ2mm平底孔当量直径的缺陷｡穿透波高度高于80%的区域为良好区域｡在实际探伤中,结合完好区与φ2平底孔的穿透波高相差甚小,缺陷判断困难｡所以利用[抑制]和[增益]来调节探伤灵敏度,增大两者视觉上的波高差,以便判断缺陷｡

3超声波无损检测技术的发展

超声波无损检测技术的原理是利用电､光､声音等特性,基于被测物体的固有性能维持不变,从而找出其存在的质量､性能等缺陷｡在使用该检测技术的过程中,需要有专业检测仪器的参与,才能把缺陷的相关信息逐一检测出来,比如形状､位置和大小等｡超声波无损检测使用的机械波频率一般不能低于220kHz,具有连续在介质中传播的能力,在超声波与被测对象的相互作用下,超声波仪器中会有声波不断发出,而它具有着出色的导向性能,在检测过程中沿介质进行直线传输,一旦声波发生散射､衰减等情况,就说明被检测材料是存在缺陷的｡超声波无损检测技术在未来有很大的发展空间,根据传统的超声波检测技术来讲,现代化的超声波技术发展前景更为的广泛,其发展的原因是超声波技术的支持｡

4水浸穿透法超声波探伤

4.1探伤设备设置

[深度范围]置于50mm档;[工作方式选择]置于一发一收状态档｡调节探头组的位置,使被探轴瓦位于探头发射极与接收极的中间位置｡发射探头及接收探头与被探轴承表面间水层厚度均不大于20mm(TB1659-85规定)｡

4.2探伤试块

用结合完好的同类型轴承,在合金层侧大于距边缘20mm范围内钻φ2mm平底孔,深度以刚好将合金去掉为宜,并用合金材料(或相近于合金声阻抗特性的材料)将孔封填｡

4.3探伤灵敏度调整

利用衰减器和[增益]旋钮将人工缺陷试块结合良好区域的波形高度调至满屏刻度80%｡此时再利用[抑制]旋钮将φ2mm人工缺陷处的波形高度调至满屏刻度5%,即为探伤灵敏度｡

4.4缺陷的判断

探伤过程中,当超探仪的波形闪烁时(对口面闪烁除外),立即停止回转盘､探头组运行自然停止｡倒回闪烁位置,手动回转工件,确认波形高度｡当定义域不太明确时,分别上､下探头组少许,再手动回转工件,确认其波形｡如果波形高度低于荧屏满幅刻度5%时,即判定为局部结合不良或合金内缺陷,该轴瓦报废｡对于边缘部位因受轴承几何形状改变所引起的波形正常降低,不判为缺陷｡

5水浸脉冲反射法超声波探伤

该探伤方法分为背壁反射波检测和无背壁反射波检测,其中背壁反射波检测又包含根据结合面反射波与背壁反射波的相对高度检测和根据背壁反射波高度的衰减的检测两种｡

5.1水层厚度(探头与被检轴承之间的距离)

根据1.3节选取水层厚度为65mm｡

5.2探伤试块

背壁反射波检测时,使用符合ISO2400或ISO7963规定的基准块校准检验仪器扫描以使显示屏上获得至少两次背壁反射波(接触法)｡无背壁反射波检测时,基准块是用单层轴承合金材料制成,厚度约等于轴承合金层厚度｡

5.3时基线的调整

从衬背侧探伤时,显示屏上会出现入射面(钢背表面)反射波SⅠ､复合界面反射波SⅡ和背壁反射波(底波)B｡仪器按1:2调节扫描速度｡利用[深度范围]､[深度细调]和[水平]([延迟])旋钮将第一次入射面反射波SⅠ调至显示屏10mm处,如果被探测轴瓦厚度8mm､合金层厚度1mm,则将底波B调至显示屏26mm处,此时的SⅡ的位置即为结合面的位置,SⅡ和B之间的距离为2mm｡由于受脉冲宽度的影响,SⅡ和B之间无明显界线｡出现在SⅠ和SⅡ之间的反射波为钢背内的缺陷回波FⅠ,出现在SⅡ和B之间的反射波为合金内的缺陷回波FⅡ｡当从合金层一侧探伤时,调节方法与之类似｡

5.4灵敏度的调整

无背壁反射波检测时,关闭扫描[抑制]旋钮(逆时针旋转至零位),此时如果杂波太多,则右旋[抑制]排除杂波即可｡利用衰减器和[增益]旋钮将基准块的基准反射波高度调至荧屏满幅的80%为探伤灵敏度｡背壁反射波检测时,[抑制]同上｡利用衰减器和[增益]旋钮将第一次背壁反射波高调至荧屏满幅80%为探伤灵敏度｡

5.5缺陷的判别

无背壁反射波检测时,用基准块产生的基准反射波评价轴承的结合质量｡如果第一次结合面反射波低于基准反射波,则说明结合良好｡如果第一次结合面反射波高于或等于基准反射波,则说明结合有缺陷｡如果信号变得不规则或发散,说明合金内有疏松等缺陷｡背壁反射波检测时,出现在第一次背壁反射波之前的中间反射波的位置则表示结合缺陷或材料缺陷的位置｡然后根据背壁反射波的衰减程度来判定缺陷的严重程度｡当第一次背壁反射波高度等于或小于50%显示屏高度时就表示出一个显著缺陷,当背壁反射波完全消失,并有复合界面反射波时,说明有脱接｡

实际探伤中,如果测量值明显大于理论值,则说明该复合材料存在脱接,若两者相差甚小则说明复合良好｡从波形高度上判断,由20lg(HB/HSⅡ)=3.6dB可得出HB/HSⅡ≈1.51｡理论上如果底回波的波高HB调至满屏80%,则复合界面的回波高度HSⅡ应在满屏53%处｡实际探伤中,底回波越低､复合界面回波越高,则说明缺陷越严重｡在底波与界面波之间的中间反射波,则表示出合金内存在缺陷｡

6结语

超声波无损检测技术在多个产业的质量检测方面都具有良好的效果,在项目的具体实施过程当中,需要加强对于超声波检测技术的应用,使用检测结果用于质量的控制,全面提高滑动轴承的检验水平｡

参考文献:

[1]全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会组织编写.超声波检测[M].

[2]GB/T18329.1-2001,滑动轴承多层金属滑动轴承结合强度的超声波无损检验[S].

[3]TB1659-85,内燃机车柴油机钢背铝基合金双金属轴瓦超声波探伤[S].