汽车后桥环焊缝自动超声波探伤系统
1.4组合探头设计
专用微型组合探头是接收和发射超声波的换能器，其设计是根据工件的特定尺寸、位置以及保证桥壳探伤可靠的要求综合构思的。组合探头采用铜质基体(耐蚀性好)，探头内设计有耦合剂通道，与探伤工件表面接触处镶有0。3 mm厚的硬质合金片，保证组合探头不被磨损。组合探头由液压缸驱动，由位移传感器控制行程，组合探头与工件的接触由弹性元件施力，模拟人工探伤时，给予探头的接合力约为8 N，这样既保证探头与工件的紧密结合，又使探头具有柔性可以与探伤表面随动，从而提高可靠性。
2探伤系统
2.1系统组成
车桥环焊缝自动超声波探伤系统主要由HKD-8型8通道数字化超声波探伤仪，专用微型组合探头，桥壳定位旋转机床，液压系统，电液控制箱，打标机，586计算机，激光打印机及报警装置组成，探伤节拍为每件探伤时间小于3。5 min，能进行桥壳环缝超标缺陷的判定，定位打标记，档案记录，伤波形记录和实时声光报警。
2.2系统功能设计
2.2.1HKD-8数字探伤仪
HKD-8数字探伤仪具有8通道，能独立发射和接收超声波，各通道都能独立完成探伤功能，又能任意组合，轮替进行探伤扫查，具有如下功能：a。 系统参数和探伤工艺的设定以及伤波等三类数据的存储和恢复；b。 声速设置，零点校准，K值校准及缺陷深度定位；c。 探伤灵敏度及报警闸门的调节；d。 对闸门内回波进行读数监视及声光分级报警；e。 超标缺陷的自动打标记及探伤结果的自动存储；f。 整条环缝探伤波形的360°全景显示及存储；g。 探伤报告的建立、记录和打印；h。 实时显示回波波高、位置以及回波峰值包络选择。
探伤仪采用人机对话方式操作，各参数可通过鼠标选择调整。
2.2.2桥壳夹持旋转机床
机床完成桥壳的定位及旋转动作，同时支撑和送给探伤探头，机床以桥壳两端轴套管的外表面为定位和夹持基准。工件的旋转采用交流伺服电机变频控制来调节桥壳的旋转速度。由液压站供给动力，驱动探头的进退，同时供给探伤耦合剂。探头的探伤位置由位置传感器和压力传感器给定，工件的上下由人工完成，也可增加机械手实现自动上下工件。机床上设计有缺陷定位打标装置，采用电磁铁驱动，使用长效油性记录笔，根据计算机指令标记出缺陷相应位置。
2.3仪器控制系统
仪器控制系统可实现全自动探伤和手动探伤程序，手动探伤主要用于系统的调整和人工探伤，设置有“急停”和“复位”按钮，同时，通过变频调速器可设定和调整探伤工件的旋转速度。全自动探伤由计算机控制，在计算机程序中设置有虚拟控制盘和各功能按钮，可单独控制探伤工序中的每一动作，还可选择探伤仪通道，全屏幕观察该通道号探伤波形，实时监测探伤过程，提高探伤的准确性。全自动探伤程序用于连续探伤生产。
2.4多通道数字探伤仪
探伤仪由计算机处理系统同步控制，并采用键盘按照人机对话的形式进行操作。由计算机系统发出同步脉冲信号触发发射电路，产生高压负脉冲加在超声探头上，探头收到的脉冲超声波转换成微弱信号，由接收放大器放大，经A/D转换器将信号转换成数字信号，进入计算机运算处理，最后经显示卡至显示器上，实时或冻结显示器波脉冲［2］，多通道探伤仪主要技术指标如下：频率范围 为0。5～10 MHz；最高重复频率为 5 kHz；衰减量为 119 dB，0。5 dB步进（小档）和5 dB步进（大档）；动态范围为 26 dB；垂直线性不大于4 %（2。5 MHz）；水平线性不大于4 %；脉冲延迟 0～302。0 mm；测量范围为 38。01～304。1 mm；采样频率为 40 MHz；分辨率不小于28 dB；对200 mm深度-2平底孔2。5p20Z灵敏度不小于46 dB；5p14Z灵敏度不小于36 dB；每通道都有伤波闸门，其范围可从0 %～100 %，以红色亮线显示，水平方向表示时间，垂直方向表示范围，同时具有声、光报警方式，并在工件上实时标记缺陷位置。
3测试及使用结果
目前，汽车后桥的超声波探伤系统还没有明确的检验标准，借用YB1082-92标准对探伤系统进行了评价，其综合性能指标达到了YB4082-92规定的合格值。同时对实际车桥模拟缺陷进行了检测，缺陷检出率为100 %，图 3 为某车桥检测整条焊缝的波形记录和缺陷位置、长度及波高的档案记录，缺陷为未焊透 (图中CH1～CH4 为探头号，α为车桥的旋转角度)。
图 3车桥探伤记录格式
本研究得到中国科学院武汉数学物理研究所褚梅娟、王子诚、祝军等同志的帮助，谨致谢意。
作者简介： 刘顺洪(1954-)，男，副教授；武汉，华中理工大学材料科学与工程学院 (430074)。
刘顺洪（华中理工大学材料科学与工程学院）
胡乾午（华中理工大学材料科学与工程学院）
李志远（华中理工大学材料科学与工程学院）
参考文献
［1］《超声波探伤》编写组。超声波探伤。北京：电力工业出版社。1980。
［2］蒋危平。超声波探伤仪及数字化超声波探伤仪。无损检测，1997, 19(2): 55～59(end)
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