軸承零件過(guò)燒的相控陣檢測技術(shù)及評定方法

1  軸承零件過(guò)燒缺陷的常規檢測方法

軸承零件過(guò)燒缺陷的常規檢測方法有：無(wú)損檢測，如磁粉探傷和常規超聲波探傷；破壞性檢測，如斷口和金相檢驗等。

1.1 磁粉檢測

常用的鐵磁性材料，表面無(wú)損檢測多采用磁粉檢測方法。由于過(guò)燒缺陷的外形特征多為點(diǎn)狀孔洞，磁粉檢測對此類(lèi)缺陷不敏感，經(jīng)常會(huì )發(fā)生漏檢。

1.2 常規超聲波檢測

采用常規超聲波檢測過(guò)燒造成的孔洞缺陷時(shí)會(huì )造成缺陷回波散射，接收到的回波信號很少，缺陷信號很弱，容易被誤認為是雜波而被漏判；由于許多過(guò)燒缺陷尺寸很小，而常規超聲波受限于探頭頻率，小于半波長(cháng)的缺陷檢測不到。

1.3 斷口檢驗

斷口檢驗是宏觀(guān)檢驗中常用的方法，是反映產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。過(guò)燒斷口特征表現為無(wú)金屬光澤、淺灰色、有棱角，類(lèi)似碎石塊狀。從斷口圖像看，缺陷的表面不規整，輕微時(shí)可見(jiàn)少數幾點(diǎn)，嚴重時(shí)可布滿(mǎn)整個(gè)斷口。某軸承滾子過(guò)燒斷口顯微圖像如圖1所示。

2  超聲相控陣檢測的特點(diǎn)

超聲相控陣是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新的工業(yè)無(wú)損檢測技術(shù)，通過(guò)對探頭各陣元的有序激勵可得到靈活的偏轉及聚焦聲束,聯(lián)合線(xiàn)性?huà)卟?、扇形掃查、?dòng)態(tài)聚焦等獨特的工作方式，使其比常規超聲檢測具有更快的檢測速度和更高的靈敏度。與常規超聲波檢測相比，相控陣檢測具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

3  過(guò)燒缺陷的相控陣檢測圖像特征

為探索過(guò)燒缺陷的超聲波特征，采用超聲相控陣探傷儀對確定內部存在過(guò)燒的軸承零件進(jìn)行掃查，探頭采用10 MHz相控陣探頭，采集了多個(gè)過(guò)燒缺陷超聲波圖像，按照嚴重程度表現的特征歸納如下：1)密集點(diǎn)狀形態(tài)過(guò)燒缺陷(圖3)，程度一般；2)團狀形態(tài)過(guò)燒缺陷(圖4)，程度較重；3)條塊狀形態(tài)過(guò)燒缺陷(圖5)，程度嚴重。

對圖3—圖5的點(diǎn)狀、團狀、條塊狀的部位進(jìn)一步做金相檢驗，發(fā)現都具有過(guò)燒缺陷的顯微組織特征，但相控陣檢測比金相法方便、快捷，檢測效率高，且為非破壞性檢測，更能適應生產(chǎn)。

從超聲相控陣圖像上看，過(guò)燒缺陷多為較小的點(diǎn)狀、團狀、條塊狀密集型缺陷，在材料內部寬度和深度方向均有分布。過(guò)燒缺陷多是密集小缺陷,為發(fā)現缺陷必須采用高頻率探頭，提高檢測的靈敏度。而常規超聲波探頭頻率一般低于6 MHz，檢測的靈敏度較低，很難發(fā)現此類(lèi)缺陷，易造成漏檢。

表1  軸承零件密集型內部缺陷相控陣圖像特征

Tab.1 Phased array image features of intensive internal de-fects of bearing parts

表2 相控陣探頭與常規超聲波探頭檢測過(guò)燒缺陷的效果比較

Tab.2 Comparison of effects of phased array probe and con-ventional ultrasonic probe for detecting overburning defects

5  軸承內部過(guò)燒的相控陣檢測評定探討

根據過(guò)燒缺陷的特點(diǎn)及危害，宜從嚴控制，盡可能發(fā)現小當量的缺陷。結合相控陣儀器、探頭和試塊等綜合檢測能力，并綜合實(shí)踐經(jīng)驗，提出了過(guò)燒缺陷定量方法以及評定標準。

1)過(guò)燒缺陷的定性。

對內部缺陷特征為密集點(diǎn)狀、團狀和條塊狀等密集型缺陷，考慮到軸承使用的安全性，按照過(guò)燒缺陷評判，有爭議時(shí)，采用金相法進(jìn)行解剖分析定性。

2)過(guò)燒缺陷定量方法。

采用對比試塊法，考慮到內部過(guò)燒缺陷常常體積較小，從單個(gè)缺陷定量和密集型缺陷定量?jì)煞矫婵紤]，綜合實(shí)踐經(jīng)驗，級別定為φ0.5 mm當量平底孔。

3)過(guò)燒缺陷的評定：若單個(gè)缺陷不小于φ0.5 mm當量平底孔或密集型缺陷在25 mmx25 mm區域內存在3個(gè)小于φ0.5 mm當量平底孔的缺陷，均判定為過(guò)燒。

（來(lái)源：軸承雜志社）