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滑動軸承的超聲波無損檢測
楊杰 2011/6/10
對滑動軸承進(jìn)行超聲波探傷，檢查軸承內(nèi)部的各種危害性缺陷�；瑒虞S承的合金層內(nèi)不得有氣孔（空氣的膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合金的膨脹系數(shù)，在高溫工作環(huán)境中膨脹凸起，形成早期疲勞源，使軸瓦過早疲勞失效，造成碾瓦甚至燒軸等情況）、夾渣、裂紋、折疊等缺陷（統(tǒng)稱合金內(nèi)異質(zhì)薄層缺陷），且合金層與鋼背層要有足夠的結(jié)合強(qiáng)度。合金內(nèi)的質(zhì)量缺陷與雙金屬結(jié)合面強(qiáng)度的檢查同等重要。剔出這些存在的缺陷，提高滑動軸承的內(nèi)在質(zhì)量，以減少由于軸承本身原因造成的早期失效。
1.滑動軸承超聲波探傷的特點
（1）、超聲波探傷是利用超聲波的方向性好、能量高、穿透力強(qiáng)以及能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等特點進(jìn)行的無損檢測�；瑒虞S承的合金與襯背具有不同的聲阻抗特性，在其界面有反射波和透射波同時存在。當(dāng)以穿透法檢測時，依據(jù)脈沖波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷的情況。當(dāng)以脈沖反射法檢測時，以軸承合金與襯背結(jié)合面反射回的聲能作為評定結(jié)合質(zhì)量的依據(jù)。
（2）、超聲波的探傷靈敏度為 λ。當(dāng)缺陷尺寸Df與波長λ相當(dāng)時，超聲波能繞過缺陷邊緣衍射前進(jìn)，這種缺陷不易判別。當(dāng)Df＜＜λ時，缺陷回波很低，容易漏檢。對于合金內(nèi)的異質(zhì)薄層，當(dāng)厚度δ=n• λ時，超聲波的聲壓反射率r≈0，透射率t≈1。即合金內(nèi)薄層厚度為其半波長的整數(shù)倍時（半波透聲層狀態(tài)），超聲波全透射，幾乎無反射，好象不存在異質(zhì)薄層一樣，無法正確判斷缺陷的存在。這兩種情況產(chǎn)生的機(jī)率如同五百萬彩票的中獎機(jī)率一樣渺小。對于垂直于軸承軸線的片狀缺陷，穿透法和單直探頭反射法均無法檢出，只能用斜探頭進(jìn)行探測。但從軸承材料的軋制方式來看，產(chǎn)生這種缺陷的可能性不大。
（3）、穿透法探傷比脈沖反射法探傷的靈敏度低。但對于滑動軸承的超聲波探傷，穿透法波形簡單，適合于批量大、效率高的滑動軸承的生產(chǎn)。穿透法無法對缺陷進(jìn)行定性的判斷，小缺陷判斷困難。脈沖反射法的波形相對較復(fù)雜，對探傷人員判斷缺陷的能力要求較高。但反射法對缺陷的具體情況反映較明顯。
（4）、現(xiàn)用穿透法調(diào)人工缺陷波形高5%時，抑制量較大。抑制的啟用改變了儀器的垂直線性和動態(tài)范圍。垂直線性的改變影響到對探傷缺陷的定量；抑制作用越大，儀器動態(tài)范圍越小，從而在實際探傷中有漏掉小缺陷的危險。從理論上分析，在滑動軸承用穿透法探傷時，要求不能有大于或等于φ2mm平底孔當(dāng)量直徑的缺陷，在調(diào)探傷靈敏度時不必調(diào)節(jié)結(jié)合良好部分的波形，只須將同類型、同材質(zhì)軸承人工缺陷部分的波形調(diào)至滿屏的80%作為此時的探傷靈敏度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)被探測軸承中有穿透波的波高低于或等于滿屏的80%時，即為超過標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合不良或合金內(nèi)有≥φ2平底孔當(dāng)量直徑的缺陷。穿透波高度高于80%的區(qū)域為良好區(qū)域。在實際探傷中，結(jié)合完好區(qū)與φ2平底孔的穿透波高相差甚小，缺陷判斷困難。所以利用【抑制】增大兩者的波高差。
（5）、由于合金層厚度δ≤1mm，現(xiàn)有的探傷設(shè)備（CTS-22）無法將合金表面反射波與結(jié)合面反射波明顯區(qū)分開。超聲波探傷要同時反映合金內(nèi)缺陷和結(jié)合面強(qiáng)度比較困難，一般情況下將合金內(nèi)缺陷均視為結(jié)合面不良。具體判斷方法見2.5和3.4。
（6）、滑動軸承的超聲波探傷屬于非平直的薄板探傷。滑動軸承生產(chǎn)單位大批量、高效率生產(chǎn)，一般采用水浸式自動探傷方法。使用單位可采用接觸式探傷，但對探頭有形狀上的要求，探頭接觸面的曲率半徑應(yīng)與軸承曲率半徑一致。雙晶直探頭采用了延遲塊，縮短了近場區(qū)長度，探傷時只須將探頭焦距定在軸承上即可。單晶直探頭探傷時，水浸反射法必須要求控制水層的厚度H。首先要避開盲區(qū)和超聲場的近場區(qū)探傷。接觸法探傷中，盲區(qū)大小相對重要一些。盲區(qū)大小由儀器和探頭的組合性能決定，一般要求盲區(qū)小于或等于7mm。在近場區(qū)內(nèi)，處于聲壓極小值處的較大缺陷回波可能較低，處于聲壓極大值處的較小缺陷回波可能較高，這樣容易引起誤判，甚至漏檢。因此盡量將盲區(qū)和近場區(qū)放在水中。根據(jù)GB/T 18329.1-2001選擇探頭頻率f=10MHz，晶片尺寸Ds=6mm的探頭,水中近場區(qū)長度N=Ds2/4λ= Ds2f/4C水=（62×10）÷（4×1.48）=60.8mm。
（7）、由于存在不確定反射波和透射波，所以超聲波探傷不適用于距軸承邊緣、油孔和油槽邊緣半個壓電晶體直徑范圍內(nèi)的區(qū)域。對于這此區(qū)域的狀態(tài)評定，可根據(jù)ISO 4386-3的規(guī)定執(zhí)行。
2.水浸穿透法超聲波探傷
2.1【深度范圍】置于50mm檔；【工作方式選擇】置于一發(fā)一收狀態(tài)檔。調(diào)節(jié)探頭組的位置，使被探軸瓦位于探頭發(fā)射極與接收極的中間位置。發(fā)射探頭及接收探頭與被探軸承表面間水層厚度均不大于20mm(TB 1659-85之規(guī)定)。
2（未完，下一頁）
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