[发明专利]轴类零件径向超声自动探伤缺陷识别方法

说明书

技术领域

本发明属于超声波自动探伤技术领域，特别涉及一种轴类零件径向超声自动探伤缺陷识别方法。

背景技术

随着我国工业智能化的迅速发展，智能化在工业设备的性能提升上起到了关键性的作用。轴类零件作为旋转件，被广泛应用于大型机械装置中，例如用于轨道交通车辆的车轴即属于轴类零件，轴类零件在运行过程中，一般情况下，均处于周期变化的交变载荷状态下，车轴在出厂之前以及运行间隙都需要安排进行探伤检测，而随着铁路运输的快速发展，需要检测的车轴数量也越来越多，传统的手工探伤已不能满足目前的现实需求，因此需要能够实现对车轴的自动探伤检测，而随着对探伤作业自动化程度的要求越来越高，需要在检测过程中能够实时地、准确地确定缺陷的定量结果。

目前国内外在轴类零件超声波检测领域都着重于向着自动化和智能化的方向发展，并且已经开发出相应的应用产品，例如由德国弗朗霍菲无损检测研究所（IZFP）和TEG研制的AURA自动超声轮对检测系统，专利：“轨道交通用车轴自动化超声波探伤装置”公开号：CN101614703A，均采用自动化的缺陷检测程序，在使用过程中，重复发射超声波对车轴进行扫描检测，车轴在探伤过程中保持匀速旋转状态，在不同的工作环境下，设备的接地性能不同，若接地条件不好，容易产生较大的噪声信号，甚至噪声信号比缺陷的波高还要高，同时由于同一个缺陷在车轴处于不同的位姿状态时检测到的超声波信号也会有所不同，容易产生误检测或者是将同一个缺陷当做多个缺陷，且不利于对缺陷的准确定量分析，还需要通过人工复探的方式确定缺陷的详细信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴类零件径向超声自动探伤过程中可以使用的缺陷识别方法。

本发明的技术方案如下：

轴类零件径向超声自动探伤缺陷识别方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：制作缺陷判定曲线：首先选用直径为d₀的试块轴，所述的试块轴包括至少三个沿试块轴径向方向深度分别为h₁，h₂，……，h_n的标定平底孔，孔径均为Φ，采用相同的超声波探头、耦合提离距离和相同的增益值测量得到每个标定平底孔的声程分别为x₁，x₂，……，x_n，波高分别为E₁，E₂，……，E_n，采用曲线拟合的方法得到缺陷判据曲线，n为大于等于3的正整数；

步骤2：超声螺旋线扫描：使待探轴类零件绕轴心匀速旋转，超声波探头在待探轴类零件表面沿轴向方向匀速运动，通过超声波信号采集单元重复发射并接收超声信号，所述的匀速旋转角速度ω<2Φf/kd，其中，f为所述的超声波探头重复发射接收超声信号的重复频率，k为缺陷重复探测次数，d=d₀为待探轴类零件的直径；

步骤3：缺陷初步判定：利用缺陷初步判定单元，采用步骤1制作的缺陷判据曲线，对所有通过超声信号采集单元采集到的超声回波信号进行初步判定，对所有波高超过缺陷判据曲线的缺陷波形信号进行记录，所记录到的缺陷波信号数量为N，对其中每一个缺陷波信号记录其采集时刻的探头中心位置距离轴端面的距离L_i和轴类零件的旋转角度θ_i，其中i为小于等于N的正整数；

步骤4：缺陷特征识别：记录每个缺陷波信号的最高峰值E_i1和缺陷波中心位置处缺陷判据曲线的高度E_i2，然后计算缺陷当量A_i=20log₁₀(E_i1/E_i2)，记录缺陷波信号的声程为x_i，然后计算缺陷在轴类零件内的半径位置R_i=|d-x_i|/2，探头中心位置L_i，轴类零件的旋转角度θ_i，保存所得信息为缺陷特征向量α_i=（L_i，A_i，R_i，θ_i），其中0<i≤N；