轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法技术

轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法，它涉及轴承套圈的检测方法。它解决了现有水浸超声检测法对轴承套圈微缺陷的检测存在灵敏度低和盲区大的问题。方法：一、制备平底孔对比试样和滚道平底孔试样；二、设备灵敏度调节；三、将滚道平底孔试样放在水浸超声设备三爪卡盘锁住并对中，采用纵波垂直入射外径面方式检测滚道平底孔试样的整个外径面，探头焦点打在滚道平底孔试样的外径面，获检测数据。本发明专利技术检测套圈入射面盲区1.5mm，反射面盲区为0.8mm，保证了内部检测的全部覆盖，减小了超声检测的表面盲区，提高缺陷控制范围。本发明专利技术对微小缺陷可以准确检测并定位，保证水浸超声的检测质量。本发明专利技术适用于轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法


[0001]本专利技术涉及轴承套圈的检测方法。

技术介绍

[0002]航空主轴轴承是航空发动机重要传动构件，其工作可靠性对航空设备的安全有着不可替代的影响。数据显示航空机械的各类重大机械事故中，航空轴承故障率占有很大比例。因此针对航空轴承的安全性检测，保证航空设备的故障率，减少航空事故具有十分重要的现实意义。套圈是轴承的重要组成部分，航空轴承随着三、四代机产品的开发与批产，对可靠性和质量及推重比、工况条件、使用寿命等方面提出了更高的要求，因此对轴承材料的缺陷控制也越来越严格。目前对于航空轴承类锻件锻造折叠、孔洞等内部缺陷的检测较为适用的方法为水浸超声法。
[0003]水浸超声检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，是目前应用于检测内部微缺陷方法中应用比较广泛的检测方法之一。超声检测方法中的水浸超声检测技术为更加精确的检测方法，运用自动化检测系统，结合自动扫查装置可实现曲面跟踪扫描、自动采集及记录数据、缺陷定位等。该技术原理为在固体、液体中传播的超声的波物理特性，如两种介质阻抗不同时超声波在界面发生的反射、折射及波型转换，在固体、液体中传播的超声波的能量衰减。通过信号接收及分析，实现缺陷当量尺寸、位置等信息。航空主轴轴承质量要求的不断提高，对水浸超声检测技术提出许多问题，如微缺陷的精确测量、定位，高灵敏度小盲区点聚焦超声检测技术等。
[0004]检测套圈表面盲区较大，对于大部分轴承套圈总加工余量单边较小。为保证内部检测的全部覆盖，只能通过增加锻件加工余量或增加反方向入射检测(对于较小套圈不易实现)，因此急需减小入射盲区尺寸，提高缺陷控制范围。套圈缺陷较小，对于如何界定不同深度缺陷的影响，确定超声验收水平，以及控制检测的定位准确性提出了更高要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有水浸超声检测法对轴承套圈微缺陷的检测存在灵敏度低和盲区大的问题，而提供轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法。
[0006]轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法，按以下步骤实现：
[0007]一、试样制备：
[0008]平底孔对比试样：平底孔对比试样的制作材料为8Cr4Mo4V与待检套圈一致，且加工状态及尺寸相同，加工尺寸：共6个，孔径均为Φ0.4mm，直径均为50.8mm，埋深分别为1.6mm、3.2mm、6.4mm、12.7mm、25.4mm和38.1mm，厚度分别为8.0mm、9.6mm、12.8mm、19.1mm、31.8mm和44.5mm；
[0009]滚道平底孔试样：取待检套圈，制作不同埋深近表面平底孔，平底孔径为Φ0.4mm，孔深分别为0.4mm、0.8mm、1.6mm、3.2mm、5mm和6.4mm，各孔间隔均为5mm，共计两组，分别位于待检套圈沟道圆弧底部中心位置及沟道圆弧底部中心到滚道边缘1/2距离处；
[0010]二、设备灵敏度调节：
[0011]上述平底孔对比试样按照厚度顺序从薄至厚依次摆放，将埋深为1.6mm的平底孔的反射波高调至80％，将此时灵敏度设为基准灵敏度，依次记录各个平底孔对比试样的埋深为80％时的增益值，绘制TCG曲线，制作完成后，将基准灵敏度提高10dB，获得Ф0.4mm
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10dB检测灵敏度；
[0012]三、超声检测盲区检测：
[0013]将步骤一中制备的滚道平底孔试样放在水浸超声设备三爪卡盘锁住并对中，采用纵波垂直入射外径面方式检测滚道平底孔试样的整个外径面，探头焦点打在滚道平底孔试样的外径面，获得检测数据，即完成轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测。
[0014]上述步骤一中所述平底孔对比试样在加工中造成的毛刺均去除，上下边均磨圆。
[0015]上述步骤三中所述水浸超声设备采用Scan Master盘环件超声水浸检测系统，型号LS
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500，具有C扫成像功能，参数：检测灵敏度为Ф0.4mm
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10dB当量平底孔，脉冲重复频率为600Hz。
[0016]上述步骤三中所述探头采用频率为10MHz，晶片尺寸为0.43英寸，焦距为3.5英寸的纵波点聚焦直探头。
[0017]上述步骤三中所述外径面即为超声入射面，要求没有干扰超声检测信号的杂质，外径面应采用圆头刀具加工，表面不应有车削加工纹路。
[0018]本专利技术具有以下优点：
[0019]航空发动机轴承作为重要的传动部件，往往具有较高的内部质量验收要求，因此对于超声检测的灵敏度水平要求也非常高。同时，轴承对于表面及近表面质量要求高，希望超声检测的近表面盲区应尽可能小。然而，对于超声检测而言，近表面盲区的存在是不可避免的，并且随着检测灵敏度的提高，近表面盲区也将随之增大。因此，在保证满足高检测灵敏度要求的前提下，尽可能地减小超声检测的盲区；而本专利技术结合轴承套圈锻造加工方式制作平底孔试块，根据超声检测信噪比及材料噪声信号大小等因素设置检测灵敏度，针对轴承套圈目前检测控制当量φ0.4mm
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10dB当量平底孔，并作套圈加工平底孔测定盲区，目前距背反射面0.4mm埋深孔信号较小，0.8mm深孔清晰可见，距入射表面1.5mm埋深孔清晰可见，目前可确定反射面，入射面盲区。检测套圈入射面盲区1.5mm，反射面盲区为0.8mm，保证了内部检测的全部覆盖，减小了超声检测的表面盲区，提高缺陷控制范围。本专利技术对微小缺陷可以准确检测并定位，保证水浸超声的检测质量。
[0020]本专利技术适用于轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测。
附图说明
[0021]图1为实施例中滚道平底孔试样的示意图，其中标注1为沟侧面1/4沟道宽度处；标注2为加工点沟底；标注3和4均为沿滚道圆周方向加工5个平底孔，各孔间隔均为5mm；
[0022]图2为实施例中纵波点聚焦直探头的检测示意图，其中D为晶片尺寸，F为焦距，H为水距＝88.9mm，A为焦点在水中位置，A
’
为焦点在被检测件中位置，l为焦点在在被检测件中的深度，l
’
为焦点在水中时深度；
[0023]图3为实施例中成品轴承套圈的外圈实物图；
[0024]图4为实施例中外径面进行纵波垂直入射和辅助端面检测的示意图，其中入射方
向3为主超声入射面，入射方向1为辅助超声入射面，入射方向2为辅助超声入射面；
[0025]图5为实施例中超声C扫描图。
具体实施方式
[0026]本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
[0027]具体实施方式一：本实施方式轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法，按以下步骤实现：
[0028]一、试样制备：
[0029]平底孔对比试样：平底孔对比试样的制作材料为8Cr4Mo4V与待检套圈一致，且加工状态及尺寸相同，加工尺寸：共6个，孔径均为Φ0.4mm，直径均为50.8mm，埋深分别为1.6mm、3.2mm、6.4mm、12.7mm、25.4m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.轴承套圈高灵敏度小盲区超声检测方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、试样制备：平底孔对比试样：平底孔对比试样的制作材料为8Cr4Mo4V与待检套圈一致，且加工状态及尺寸相同，加工尺寸：共6个，孔径均为Φ0.4mm，直径均为50.8mm，埋深分别为1.6mm、3.2mm、6.4mm、12.7mm、25.4mm和38.1mm，厚度分别为8.0mm、9.6mm、12.8mm、19.1mm、31.8mm和44.5mm；滚道平底孔试样：取待检套圈，制作不同埋深近表面平底孔，平底孔径为Φ0.4mm，孔深分别为0.4mm、0.8mm、1.6mm、3.2mm、5mm和6.4mm，各孔间隔均为5mm，共计两组，分别位于待检套圈沟道圆弧底部中心位置及沟道圆弧底部中心到滚道边缘1/2距离处；二、设备灵敏度调节：上述平底孔对比试样按照厚度顺序从薄至厚依次摆放，将埋深为1.6mm的平底孔的反射波高调至80％，将此时灵敏度设为基准灵敏度，依次记录各个平底孔对比试样的埋深为80％时的增益值，绘制TCG曲线，制作完成后，将基准灵敏度提高10dB，获得Ф0.4mm
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10dB检测灵敏度；三、超声检测盲区检测：将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，张凯胜，孙慧霖，冯东伟，尚耀文，李晓天，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：