本发明专利技术公开了一种孔类零件内孔缺陷相控阵超声检测装置，所述相控阵超声检测装置包括：探头定位装置、相控阵超声探头(7)、信号处理装置、探测容器(8)、台架(9)，所述探测容器(8)和所述探头定位装置均安装在所述台架(9)上，所述探头定位装置包括纵向滑块(1)、横向滑块(2)、纵向滑道(3)、横向滑道(4)、传动杆(5)、探头夹(6)。本发明专利技术的优点在于，该超声检测装置采用水浸法对工件进行检测，避免了探头与工件之间因耦合剂耦合不良导致声波强度降低的问题，提高了系统的稳定性，减少了人为因素的影响，为一些形状特殊、同时又很难确定检测位置的孔类零件，如齿轮、叶轮、发动机缸体等的检测，提供了一种新的解决方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无损检测领域，具体涉及对孔类零件的相控阵超声检测领域。
技术介绍
发动机缸体作为一种典型的孔类零件，是发动机整个系统中重要的一部分，在工作中易出现漏水或者漏油的现象，出现这些故障的原因是由于缸体存在裂纹缺陷，由于其材料特殊，直接对其进行更换，成本太高，不符合可持续发展战略，对其进行再制造修复则在很大程度上节约了成本。为了清楚要修复的对象，在再制造修复前对缸体缺陷的定性则显得十分重要，因此无损检测发挥了很大的作用。常用的五大无损检测方法主要有磁粉检测、涡流检测、渗透检测、射线检测、超声检测，这些技术方法能够完成对工件的表面、近表面及内部缺陷的检测，但是他们的应用也具有局限性，很难对复杂构件进行检测，随着工业领域对无损检测的要求越来越高，相控阵超声检测技术开始从医学领域应用到工业检测，并迅速成为一种高效、快速的检测方法。目前，相控阵超声检测已经成功的应用于管道焊缝、曲轴、汽轮机叶片等复杂构件的检测，在实际检测中一般是通过耦合剂将探头、楔块、工件连接在一起对特定区域进行B(S)扫描，通过显示图像确定缺陷位置。但是，对于发动机缸体而言，其结构复杂，由于其表面形状的特殊性，常用的相控阵检测装置、检测方法都无法对发动机进行全方位的扫描，尤其是无法对发动机的特定区域进行扫描，甚至探头无法放置，这就给发动机缺陷的超声检测带来了很大的困难。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术希望提供一种能够用于对发动机进行无损检测的孔类零件内孔相控阵超声检测装置，该装置能够对各种复杂结构的工件进行无损检测，而且能够避免探头与工件之间因耦合剂的均匀性带来的耦合问题，提高检测系统的稳定性，减少人为因素的影响。本专利技术为一些特殊形状、同时又很难确定检测位置的孔类零件，如齿轮、叶轮、发动机缸体等，提供了一种新的无损检测解决方法。具体而言，本专利技术提供一种孔类零件内孔缺陷相控阵超声检测装置，其特征在于，所述相控阵超声检测装置包括:探头定位装置、相控阵超声探头、信号处理装置、探测容器、台架，所述探测容器和所述探头定位装置均安装在所述台架上，所述探头定位装置包括纵向滑块、横向滑块、纵向滑道、横向滑道、传动杆、探头夹，所述纵向滑道竖直固定在所述台架上，所述纵向滑块与所述纵向滑道匹配，套在所述纵向滑道上，并且能够沿着所述纵向滑道在竖直方向滑动，所述横向滑道的一端水平地固定在所述纵向滑块上，并且，所述横向滑道上安装有所述横向滑块，所述横向滑块与所述横向滑道匹配并且能够在所述横向滑道上水平滑动，所述传动杆的一端安装在所述横向滑块上，所述探头夹安装在所述传动杆的另一端上，所述相控阵超声探头安装在所述探头夹上，所述横向滑道悬在所述探测容器上方，并且所述传动杆的下端能够伸入所述探测容器中；所述探测容器中具有超声传导介质，在所述超声检测装置工作时，所述相控阵超声探头和待测孔类零件均侵入在所述超声传导介质中，并且所述相控阵超声探头能够与所述待测孔类零件的内孔的轴线平行地伸入到所述孔类零件的内孔中。在一种优选实现方式中，所述传动杆为中空结构，所述相控阵超声探头通过数据连接线与所述信号处理装置相连接，所述数据连接线穿过所述伸缩管的中空腔体连接到所述信号处理装置。在另一种优选实现方式中，所述相控阵超声探头为180°半圆形探头，其具有32个晶片，所述相控阵超声探头的半径小于所述待测孔类零件的内孔半径。在另一种优选实现方式中，所述传动杆的一端通过轴承固定在所述横向滑块上，并且所述传动杆能够360°转动以控制所述相控阵超声探头的扫描范围。在另一种优选实现方式中，所述信号处理装置包括相控阵超声探伤仪及与所述相控阵超声探伤仪连接的计算机。在另一种优选实现方式中，所述相控阵超声探伤仪，具有128个通道，能够同时激发32个晶片。在另一种优选实现方式中，信号处理装置能够接收所述相控阵超声探头的输出信号，基于所述输出信号进行探伤检测，并且输出相应检测结果。在另一种优选实现方式中，还包括第一步进电机和第二步进电机，所述第一步进电机安装在所述纵向滑块内部，并且能够驱动所述纵向滑块在所述纵向滑道上竖直滑动；所述第二步进电机安装在所述横向滑块内部，并且能够驱动所述横向滑块在所述横向滑道上水平滑动。在另一种优选实现方式中，所述相控阵超声检测装置还包括步进电机驱动器，所述步进电机驱动器分别与所述第一步进电机和第二步进电机相连接，用于分别驱动所述第一步进电机和第二步进电机。在另一种优选实现方式中，所述第一步进电机上连接有第一齿轮，所述纵向滑道上安装有第一齿条，所述第一齿轮与所述第一齿条匹配并且彼此咬合；所述第二步进电机上连接有第二齿轮，所述横向滑道上安装有第二齿条，所述第二齿轮与所述第二齿条匹配并且彼此咬合。在另一种优选实现方式中，所述相控阵超声探头每个晶片宽度为0.5?5mm，晶片长度为10?20mm，晶片间隙为0.1?0.5mm。优选地，所述晶片的宽度与长度的比值为1/8。本申请的专利技术人发现，采用该比值所获得的超声信号质量要明显高于采用其他比值，平均信噪比为通常的2倍以上。在另一种优选实现方式中，在每个扫描周期，所述相控阵超声探头先沿着顺时针方向旋转360度，再沿着逆时针方向旋转360度。这是由于在进行超声检测时，超声探头的旋转会给检测结果带来一定影响。本申请的专利技术人发现，这种影响是与探头的旋转方向存在一定关联的，为了克服这种影响，本申请的超声探头在旋转时，先在第一个方向旋转一定角度(360、720等以此类推，更优选地，为360*n+5度，在这种情况下可以将信号减去边缘部分，可以消除边缘部分的影响。)，然后，在相反方向旋转相同角度，然后，通过计算机中的处理器，将第一次扫描和第二次扫描所获得的在相同位置的信号进行叠加求平均，这样所获得的信号克服了旋转的影响。此外，本专利技术之所以采用半圆的探头而非圆形的是因为在检测孔类零件时，探头需要尽可能的贴合孔壁。如果采用其他形状的探头，在探头转动或上下移动时，会带来孔内水的较大波动，而采用半圆形探头，为水的回流提供了足够的空间。有益效果(I)本专利技术利用独特设计的相控阵超声探头解决了形状复杂、同时又很难确定检测位置的孔类零件内孔缺陷检测困难的问题；(2)本专利技术的检测环境为水中，避免了探头与工件之间因耦合剂耦合不良导致声波强度降低的问题，检测可重复性高，信号稳定；(3)本专利技术将相控阵超声探头固定在探头夹处，通过探头定位装置控制探头，保证了检测过程中探头的稳定性，降低了人为因素的影响，提高了检测的可靠性。【附图说明】图1为本专利技术一个实施例的孔类零件内壁缺陷相控阵超声检测装置的整体示意图；图2为图1所示实施例中的相控阵超声检测装置的俯视示意图；图3为图1所示实施例中的相控阵超声检测装置的侧视示意图；图4为所述实施例中相控阵超声检测装置的滑道与滑块工作原理示意图；图5为所述实施例中相控阵超声检测装置的齿轮检测示意图；图6为所述实施例中相控阵超声检测装置的相控阵超声探头的圆周线性排列示意图；图7为所述实施例中相控阵超声检测装置探头的安装示意图；其中，图中附图标记的含义如下:1:纵向滑块；2:横向滑块；3:纵向滑道；4:横向滑道；5:传动杆；6:探头夹；7:探头；8:水箱；9:台架；10:导线；11:信号处理装置；12:步进电机；13:齿条；14:齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种孔类零件内孔缺陷相控阵超声检测装置，其特征在于，所述相控阵超声检测装置包括：探头定位装置、相控阵超声探头(7)、信号处理装置、探测容器(8)、台架(9)，所述探测容器(8)和所述探头定位装置均安装在所述台架(9)上，所述探头定位装置包括纵向滑块(1)、横向滑块(2)、纵向滑道(3)、横向滑道(4)、传动杆(5)、探头夹(6)，所述纵向滑道(3)竖直固定在所述台架(9)上，所述纵向滑块(1)与所述纵向滑道(3)匹配，套在所述纵向滑道(3)上，并且能够沿着所述纵向滑道(3)在竖直方向滑动，所述横向滑道(4)的一端水平地固定在所述纵向滑块(3)上，并且，所述横向滑道(4)上安装有所述横向滑块(2)，所述横向滑块(2)与所述横向滑道(4)匹配并且能够在所述横向滑道(4)上水平滑动，所述传动杆(5)的一端安装在所述横向滑块(2)上，所述探头夹(6)安装在所述传动杆(5)的另一端上，所述相控阵超声探头(7)安装在所述探头夹(6)上，所述横向滑道(4)悬在所述探测容器(8)上方，并且所述传动杆(5)的下端能够伸入所述探测容器(8)中；所述探测容器(8)中具有超声传导介质，在所述超声检测装置工作时，所述相控阵超声探头(7)和待测孔类零件均侵入在所述超声传导介质中，并且所述相控阵超声探头(7)能够与所述待测孔类零件的内孔的轴线平行地伸入到所述孔类零件的内孔中。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董世运，朱学耕，李鹏，王玉江，徐滨士，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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