Page 107 - 无损检测2023年第二期
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安仕伟, 等:
航空转子铜 - 钢结合层缺陷的五轴超声成像检测系统
回转工作台的精度包括工作台的轴向跳动度、
径向跳动度、 回转精度及分度精度。回转工作台的
径向跳动误差过大会直接影响回转精度和分度的精
准度, 导致探头在孔内中心位置偏移过大, 可能无法
连续检测9 个转子, 甚至引起探头( 下降进入孔内
时) 与工件的碰撞。若回转工作台的轴向跳动度过
大, 转子位置倾斜, 则会引发探头与转子孔内壁产生
上下角度偏差的现象, 使得入射到铜层表面的波产
图8 上位机软件界面
生斜入射, 声波能量降低, 检测能力下降。
孔心点重合。即探头旋转360° , 取旋转一周的数据, 计 3.2 解决措施
算探头正反面对应界面波的时间差, 取最大差值及对
( 1 )改进探头夹持装置, 重新设计探头转动杆,
应角度, 最大差值的一半对应声程长度, 微调探头, 使 取消探头线转接及探头键连接方式, 提高转动杆的
探头圆心点与柱塞孔心点重合, 即可完成对中。 强度和硬度, 减小转动杆同轴度和回转跳动度, 从而
3 系统误差来源及措施 提高探头回转精度, 降低探头转动误差及装夹误差。
( 2 )每次扫查前, 通过激光定位装置使回转工
3.1 系统误差分析 作台与检测原点重合, 避免回转工作台位置偏移引
超声特征扫描成像系统检测转子时, 理想状态是 起检测误差。
探头旋转过程中探头杆的圆心始终与转子柱塞孔的 ( 3 )检测过程中利用软件探头对中功能对每个
孔心重合, 即探头与柱塞孔内表层距离始终保持一 被检转子的1号检测孔进行中心对中, 然后进行检
致, 时域波形图中的孔内表面反射回波不会产生移 测, 可有效消除回转工作台装配误差及转子定位误
动。实际检测过程中, 系统会受到诸如转子加工误差
差, 提高系统检测定位精度。
等外在因素( 见表1 ) 的影响, 出现系统检测误差。
表1 检测系统误差影响因素 4 试验结果及分析
对系统检测 系统检测 设计 4.1 抗干扰性试验
精度影响程度 误差影响因素 误差 / mm
为了验证系统抗干扰能力, 使用四轴平动检测
工件装夹误差 - 系统和五轴转动检测系统对单孔缺陷试块进行成像
探头装夹误差 -
较大
零件尺寸误差 ±0.1 分析。四轴平动扫描成像系统如图9所示, 五轴转
定位板加工及安装误差 - 动超声成像检测系统如图10所示。单孔试块结构
转动杆尺寸加工误差 ±0.05
较小 如图11 所示( 图中 1.2mm 孔底应为平面, 标号
ϕ
模组定位误差 0.05 / 500
CH-1为表面刻字), 在试块上分别制作了直径为
旋转盘自身加工了中心孔和定位孔, 不同型号 1.2mm 和2mm , 埋深分别为 1 , 1.5 , 2 , 2.5mm 的
转子由相匹配的定位销来定位, 通过两个定位销( 分
平底孔缺陷, 用于验证系统的缺陷检出能力。
别是中心定位销和孔心定位销) 将转子固定在转盘
上, 中心定位销限制转子的平移自由度, 孔心定位销
限制转子的转动自由度。两个销与转子孔和工作台
面的孔为过渡配合, 若加工的销尺寸偏小或者销长
期使用受到磨损后直径变小, 转子装夹时会产生角
度偏移, 导致转子装夹误差变大。
探头转动杆的同轴度和径向跳动度会影响探头
位置精度, 若转动杆外径和内孔同轴度差别较大或
径向跳动度较大, 探头旋转时会产生偏移, 从而使得 图9 四轴平动扫描成像系统
声波入射到工件表面的距离发生变化, 引起焦点偏 根据被检工件的结构设置检测厚度、 延时、 声
移, 进而导致转子焊接层处的聚焦能量减弱, 检测灵 速、 电压、 增益、 闸门高度、 扫查范围、 扫查速度和扫
敏度下降。 查间距等参数。四轴检测系统的试块成像结果如图
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2023年 第45卷 第2期
无损检测
