應(yīng)用案例丨風(fēng)電主軸的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)

V52 型風(fēng)電主軸，檢測(cè)狀態(tài)為未拆卸狀態(tài)，因而能夠接觸探頭的部位只有主軸法蘭盤端部和法蘭盤外部收口面。

主軸長(zhǎng)度 1730mm，主軸直徑（法蘭盤除外）275~320mm 漸變，主軸中空。

主機(jī)： Omniscan MX2 相控陣探傷儀

相控陣探頭：2.25MHz，32 晶片相控陣探頭

設(shè)置：縱波扇掃

探頭放置位置：法蘭盤端部靠近中心孔位置，由下圖的聲束模擬可知，放置于法蘭盤端部，聲束基本可以覆蓋整個(gè)軸身區(qū)域。

（1） V52 型風(fēng)機(jī)上的檢測(cè)結(jié)果

下圖是原始的檢測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)測(cè)量得到底波信號(hào)的位置測(cè)量值為 1728.54mm，與設(shè)計(jì)尺寸 1730mm 接近。

能夠看到清晰的底波信號(hào)，且測(cè)量值與設(shè)計(jì)尺寸吻合，可以得到以下幾個(gè)結(jié)論：

1）工件的聲學(xué)穿透性能良好，能夠得到清晰的底面回波。

2）工件中該位置沒(méi)有斷裂的缺陷，因?yàn)槿绻袛嗔训娜毕?，底波?huì)受到阻斷。

3）設(shè)置的材料聲速 5890m/s 與實(shí)際工件的聲速基本吻合。

將檢測(cè)結(jié)果與裸軸圖紙對(duì)比，通過(guò)底面回波和-30~30°的角度范圍的比例調(diào)整，使得檢測(cè)結(jié)果的深度和寬度坐標(biāo)與實(shí)際工件的長(zhǎng)度和直徑取得一致，得到如下的結(jié)果。

由上面圖中可以看到，超聲相控陣扇形掃查區(qū)域與軸身區(qū)域的重合區(qū)域?yàn)殛P(guān)注的區(qū)域，其他軸身以外的區(qū)域?yàn)榉顷P(guān)注區(qū)域。

而在關(guān)注區(qū)域比較強(qiáng)烈的信號(hào)有四個(gè) A、B、C、D，分別位于 406mm 左右，1156mm 左右和 1729mm 左右。而且 A、B、C 這三個(gè)信號(hào)在整個(gè) 360°掃查結(jié)果中均聯(lián)系存在，且該主軸為新造主軸，可判斷這三個(gè)信號(hào)為固有幾何反射信號(hào)。

信號(hào) A：在主軸幾何外形上此處無(wú)結(jié)構(gòu)突變，且信號(hào)主體在軸身以外，因而在后面的分析中進(jìn)行分析。

信號(hào) B：為主軸結(jié)合外形突變引起的回波，且距離和寬度位置均可非常好的與結(jié)合外形突變位置吻合。

信號(hào) C：為主軸底面回波。

信號(hào) D：斷續(xù)出現(xiàn)，且結(jié)合該信號(hào)的位置，判斷為軸端部的頂針孔信號(hào)。因而此處結(jié)論為 A、B、C、D 四個(gè)信號(hào)均為結(jié)構(gòu)回波信號(hào)。

非關(guān)心區(qū)域信號(hào)的出現(xiàn)有可能是聲波在復(fù)雜主軸內(nèi)部多次折射和波形轉(zhuǎn)換造成的，不作為缺陷判斷的依據(jù)。將檢測(cè)結(jié)果與裝配圖紙結(jié)合結(jié)果如下：

由裝配圖與掃查圖的結(jié)合結(jié)果可見(jiàn)，406mm 位置剛好是軸承加載位置，因而該位置的信號(hào)有可能是聲波穿過(guò)軸承箱以后的信號(hào)，且由于這個(gè)信號(hào)是一直存在，因而也認(rèn)為是固有幾何回波信號(hào)。

（2）  V52 型風(fēng)機(jī)主軸檢測(cè)結(jié)果

由下面的在役主軸檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，406mm 附近的 A 信號(hào)依然存在，而底波的 C 信號(hào)也依然存在。但結(jié)構(gòu)信號(hào) B 和頂針孔信號(hào)信號(hào) D 不明顯，可能是由于長(zhǎng)期磨損或者油污造成幾何反射減弱。

而在軸身結(jié)構(gòu)內(nèi)容無(wú)明顯缺陷信號(hào)，在 830mm 和 930mm 附近的信號(hào)，由于不在軸身范圍內(nèi)，因而不判斷為缺陷信號(hào)。

如果將完好主軸信號(hào)與在役主軸信號(hào)疊加比較，可以得到如下的結(jié)果。

兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)疊加以后可見(jiàn)，在 830mm 和 930mm 處，完好的主軸也會(huì)有兩個(gè)信號(hào)，只是該信號(hào)較弱，也間接輔助判斷 830mm 和 930mm 處的信號(hào)可能不是缺陷信號(hào)。

通過(guò) B 掃視圖的對(duì)比法，也未發(fā)現(xiàn)明顯的、獨(dú)立的缺陷信號(hào)。

使用超聲相控陣技術(shù)可以肯定基本可以檢測(cè)風(fēng)機(jī)主軸，在完好主軸上采集的數(shù)據(jù)可以作為基礎(chǔ)樣本，作為參考對(duì)比，并確認(rèn)了哪些信號(hào)是固有回波信號(hào)。

通過(guò)與圖紙的對(duì)比，了解哪些信號(hào)是非關(guān)心區(qū)域的信號(hào)，排除了一部分干擾信號(hào)。同時(shí)對(duì)比了完好主軸和在役主軸的檢測(cè)結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)在役主軸中有異常缺陷信號(hào)出現(xiàn)。

以上的檢測(cè)結(jié)果均基于數(shù)據(jù)對(duì)比方法得到，而按照之前的討論思路，最好能夠提供一根完好主軸進(jìn)行校準(zhǔn)試塊的制備，通過(guò)校準(zhǔn)試塊上的數(shù)據(jù)獲取，能夠更加清晰明確地判斷缺陷的存在與否，以及對(duì)缺陷進(jìn)行當(dāng)量評(píng)定。