[发明专利]一种环件自动化多频阵列超声无损检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于超声波无损检测技术领域，具体涉及一种环件自动化多频阵列超声无损检测装置及方法，它选用不同频率探头分别检测环件不同深度内的缺陷，适用于不同尺寸环件内部缺陷的定量检测。

背景技术

环件产品在风力发电、电力传输、船舶设备、工程机械、轻工机械、冶金机械等行业得到广泛应用，服役中具有起制动频繁、重复、冲击载荷大、经受交变应力作用等工作特点，要求具有高强度、高韧性及良好的抗疲劳性能。环件轧制是目前生产高性能环形锻件的首选工艺技术，但是，在轧制过程中，环件内部会产生各种类型的缺陷，其中最常见的为孔洞缺陷。当孔洞缺陷的尺寸超标时，环件的使用性能就会受到较大的影响，留下巨大的安全隐患。

目前，超声波探伤是检测环件内部缺陷最常见的方法，根据得到的探伤结果来判定产品的合格与否。环件制造厂在检测环件内部缺陷时，一般采用人工检测方法，检测人员手持直探头、斜探头或双晶探头通过耦合剂与环件端面或外圆面直接接触。但存在的问题是，此方法的检测结果极易受检测人员的操作经验及疲劳程度的影响，而且检测效率低、漏检率高、检测盲区大、难以实现缺陷定量化检测，如何提高检测精度和检测效率，减小检测盲区，同时实现环件内部缺陷自动化定量检测是本发明研究的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环件自动化多频阵列超声无损检测装置及方法，它利用多频阵列探头实现环件内部缺陷的自动检测，具有效率高、操作简单、检测盲区小、检测精度高、适应性强等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种环件自动化多频阵列超声无损检测装置，包括装有耦合剂的收集槽、设置在所述收集槽内的回转检测平台、驱动所述回转检测平台绕其自身轴线旋转的R轴伺服电机、轴向线性模组、驱动所述轴向线性模组沿回转检测平台轴向移动的轴向伺服电机、安装在所述轴向线性模组上的外圆面多频探头阵列、径向线性模组、驱动所述径向线性模组沿回转检测平台径向移动的径向伺服电机、安装在所述径向线性模组上的端面多频探头阵列、与所述外圆面多频探头阵列和端面多频探头阵列连接的多通道超声检测仪、与所述多通道超声检测仪连接的工控机以及与所述工控机连接的控制柜；所述控制柜分别与R轴伺服电机、轴向伺服电机和径向伺服电机连接，所述外圆面多频探头阵列包括多列频率不同的探头，用于检测环件径向不同深度的缺陷，所述端面多频探头阵列包括多列频率不同的探头，用于检测环件轴向不同深度的缺陷。

按上述技术方案，所述轴向线性模组上安装有外圆面探头夹具，用于调整外圆面多频探头阵列的角度使其晶片平面与环件外圆面平行，且沿环件轴向设置。

按上述技术方案，所述径向线性模组上安装有端面探头夹具，用于调整端面多频探头阵列的角度使其晶片平面与环件端面平行，且沿环件径向设置。

按上述技术方案，所述外圆面多频探头阵列中各不同频率探头的检测范围连续，且最大检测深度与环件的厚度一致；所述端面多频探头阵列中各不同频率探头的检测范围连续，且最大检测深度与环件的高度一致。

按上述技术方案，所述外圆面多频探头阵列和端面多频探头阵列均包括一列高频探头和一列低频探头，所述高频探头的频率为5MHz～10MHz，所述低频探头的频率为2MHz～3MHz。

按上述技术方案，该装置还包括噪声滤波器，所述噪声滤波器设置在控制柜与所有伺服电机之间。

按上述技术方案，该装置还包括该装置还包括x轴线性模组、y轴线性模组、z轴线性模组、x轴伺服电机和y轴伺服电机，所述轴向线性模组和径向线性模组均安装在z轴线性模组上，所述x轴伺服电机和y轴伺服电机分别与控制柜连接，所述x轴伺服电机用于驱动y轴线性模组在x轴线性模组上做横向移动，所述y轴伺服电机用于驱动z轴线性模组在y轴线性模组上做纵向移动，所述横向和纵向相互垂直且构成的平面与回转检测平台的轴线垂直。

相应的，本发明还提供一种基于上述装置的环件自动化多频阵列超声无损检测方法，包括以下步骤：

S1、将环件同轴向固定设置在回转检测平台上，外圆面多频探头阵列和端面多频探头阵列的初始位置均位于环件外圆面上方边缘，外圆面多频探头阵列的晶片平面与环件外圆面平行且沿环件轴向设置，其与环件外圆面之间设有一定提离距离，端面多频探头阵列的晶片平面与环件端面平行且沿环件径向设置，其与环件端面之间设有一定提离距离，向收集槽内注入耦合剂直至液面淹没所有探头；