專利名稱：汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種汽車技術(shù)領(lǐng)域構(gòu)件疲勞壽命的檢測方法，尤其涉及的是一種汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法。
背景技術(shù)：
目前，我國每年有大量的汽車報廢，產(chǎn)生的退役汽車零部件可達數(shù)百萬噸。我國汽車退役零部件一般都作為廢鋼鐵進行材料級回收，而歐、美、日等發(fā)達國家，相當(dāng)一部分汽車退役零部件經(jīng)過再制造后，流向配件市場，并且已形成一個龐大的汽車零部件再制造產(chǎn)業(yè)。因此，從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，發(fā)展汽車退役零部件的回收與再制造技術(shù)，對節(jié)能節(jié)材、環(huán)境保護，推動社會-經(jīng)濟-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展意義重大。
汽車發(fā)動機曲軸，由于在工作中承受了很大的交變載荷，疲勞失效是其主要的失效形式之一。因此，這類退役零件在再制造之前，首先需要對其進行剩余疲勞壽命測評，確定該零件的剩余疲勞壽命是否足以維持下一個生命周期，并以此為重要指標(biāo)來評價該零件是否具有再制造的價值。由于并不確切了解汽車退役曲軸的服役歷史，很難直接統(tǒng)計出其剩余疲勞壽命。磁粉探傷技術(shù)雖然可以進行曲軸的宏觀裂紋檢驗，但是，如果某個曲軸尚未檢測出宏觀裂紋，卻已經(jīng)處于疲勞損傷萌生階段的后期，該零件經(jīng)過再制造以后，其疲勞壽命是否能夠足以維持整個生命周期，就很難做出回答了。因此，目前在實際生產(chǎn)中，再制造的退役發(fā)動機曲軸是不進行剩余疲勞壽命測評的。如果能建立一套行之有效的汽車退役曲軸剩余疲勞壽命檢測方法與裝置，通過直接對退役零件進行測評，就可以獲得其剩余疲勞壽命，從而判定該零件是否值得再制造，對于提高再制造產(chǎn)品的可靠性和安全性是很有意義的。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索，至今尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者類似的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法，使其在并不了解疲勞零件服役歷史的情況下，綜合評價其剩余疲勞壽命是否足以維持下一次生命周期。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，方法如下首先應(yīng)用渦流檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的主軸頸部分和連桿軸頸部分進行裂紋檢測，如果發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，則認(rèn)為其剩余疲勞壽命不足以維持一個生命周期，如果沒有裂紋，則應(yīng)用金屬磁記憶檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況進行檢測，根據(jù)退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間的映射關(guān)系，以此來評價其剩余壽命是否足以維持下一次生命周期。
本發(fā)明確立了應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間映射關(guān)系，即，將金屬磁記憶檢測技術(shù)測定的退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間確立了映射關(guān)系，從而通過檢測應(yīng)力變形狀況就能確定相對應(yīng)的剩余疲勞壽命。
渦流檢測技術(shù)就是運用電磁感應(yīng)原理，將正弦波電流激勵探頭線圈，當(dāng)探頭接近金屬表面時，線圈周圍的交變磁場在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。對于平板金屬，感應(yīng)電流的流向是以線圈同心的圓形，形似旋渦，稱為渦流。同時渦流也產(chǎn)生相同頻率的磁場，其方向與線圈磁場方向相反。渦流通道的損耗電阻，以及渦流產(chǎn)生的反磁通，又反射到探頭線圈，改變了線圈的電流大小及相位，即改變了線圈的阻抗。因此，探頭在金屬表面移動，遇到缺陷，使得渦流磁場對線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化，通過渦流檢測儀器測量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無缺陷。
金屬磁記憶檢測技術(shù)則是一種利用金屬磁記憶效應(yīng)進行零件表面應(yīng)力集中和應(yīng)力突變檢測的無損檢測技術(shù)。鐵磁性金屬零件在加工和運行時，由于受載荷和地磁場共同作用，在應(yīng)力和變形集中區(qū)域會發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，形成漏磁場變化。這種磁狀態(tài)的不可逆變化在工作載荷消除后不僅會保留，還與最大作用應(yīng)力有關(guān)，從而通過漏磁場法向分量的測定，便可準(zhǔn)確推斷工件的應(yīng)力集中和應(yīng)力突變部位。金屬零件表面的這種磁狀態(tài)“記憶”著微觀缺陷或應(yīng)力突變的位置，即所謂的磁記憶效應(yīng)。
在工程實踐中，一旦發(fā)動機曲軸的危險部位出現(xiàn)疲勞裂紋，出于安全，一般認(rèn)為其剩余疲勞壽命將不足以維持一個生命周期。大量的研究表明，疲勞損傷的萌生階段占整個疲勞壽命的較大比例，在此階段，明顯的疲勞裂紋尚未形成，但材料抗疲勞能力已有所削弱，表現(xiàn)為零件疲勞壽命的降低?，F(xiàn)有的材料損傷檢測方法，如超聲法、磁粉法、x射線法、渦流法、滲透法等，以宏觀裂紋為發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，無法對此階段的材料損傷程度和可靠性作出合理的評估。曲軸的疲勞主要表現(xiàn)為曲軸材料在交變應(yīng)力的持續(xù)作用下，萌生內(nèi)部缺陷從而引起局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致材料宏觀性能的降低。因此，退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況，便成為測評曲軸剩余疲勞壽命的一個重要依據(jù)。金屬磁記憶檢測技術(shù)是一種表征材料應(yīng)力變形狀態(tài)的無損檢測方法，只需在地磁環(huán)境下測量鐵磁性零件表面漏磁場就能確定零件上的應(yīng)力變形狀態(tài)。本發(fā)明通過確立退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間的映射關(guān)系，應(yīng)用金屬磁記憶檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況進行檢測就能評價退役曲軸的剩余疲勞壽命是否足以維持下一次生命周期。
應(yīng)用本發(fā)明，就可以在再制造前對退役曲軸的剩余疲勞壽命進行定量化測評，提高再制造曲軸的安全性，降低報廢率。由于可以事先測評其剩余疲勞壽命，對于已經(jīng)經(jīng)歷過一次再制造的退役曲軸，就有可能進行第二次再制造，更能體現(xiàn)綠色循環(huán)經(jīng)濟的要求。


圖1本發(fā)明檢測退役曲軸主軸頸的示意2本發(fā)明檢測退役曲軸連桿軸頸的示意圖具體實施方式
結(jié)合附圖和本發(fā)明內(nèi)容提供以下實施例如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例采用的測評裝置由機架1、步進電機2、頭架3、絲杠4、卡盤座5、卡盤6、被測曲軸7、檢測探頭8、探頭座9、尾架10組成。本發(fā)明方法首先應(yīng)用渦流檢測技術(shù)對退役曲軸的危險部位的主軸頸部分和連桿軸頸部分進行裂紋檢測，如果發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，則認(rèn)為其剩余疲勞壽命不足以維持一個生命周期，如果沒有裂紋，則應(yīng)用金屬磁記憶檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的主軸頸部分和連桿軸頸部分的應(yīng)力變形狀況進行檢測，根據(jù)退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間的映射關(guān)系，以此來評價其剩余壽命是否足以維持下一次生命周期。具體實施例如下選擇一根S195單缸柴油機退役曲軸進行剩余疲勞壽命測評。首先對退役曲軸危險部位的主軸頸部分和連桿軸頸部分進行裂紋檢測。當(dāng)檢測曲軸主軸頸時，使曲軸7的主軸線、卡盤6與卡盤座5的中心都在同一條回轉(zhuǎn)線上，步進電機2帶動支承在頭架3上的卡盤座5作勻速轉(zhuǎn)動，將探頭座9沿機架1上的導(dǎo)軌移動到相應(yīng)的主軸頸處，使用渦流檢測探頭對整個曲軸主軸頸表面進行裂紋檢測。當(dāng)檢測連桿軸頸時，利用絲杠4帶動卡盤6沿卡盤座5上的導(dǎo)軌徑向移動曲柄半徑的距離，使被檢連桿軸頸中心與卡盤座中心處于同一回轉(zhuǎn)線上，步進電機2帶動支承在頭架3上的卡盤座5作勻速轉(zhuǎn)動，將探頭座9沿機架1上的導(dǎo)軌移動到相應(yīng)的連桿軸頸處，使用渦流檢測探頭對整個曲軸連桿頸表面進行裂紋檢測。
檢測的結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，則對退役曲軸危險部位的主軸頸部分和連桿軸頸部分的應(yīng)力變形狀況進行檢測。當(dāng)檢測曲軸主軸頸時，使曲軸7的主軸線、卡盤6與卡盤座5的中心都在同一條回轉(zhuǎn)線上，步進電機2帶動支承在頭架3上的卡盤座5作勻速轉(zhuǎn)動，將探頭座9沿機架1上的導(dǎo)軌移動到相應(yīng)的主軸頸處，使用金屬磁記憶檢測探頭對整個曲軸主軸頸表面進行應(yīng)力變形狀況檢測。當(dāng)檢測連桿軸頸時，利用絲杠4帶動卡盤6沿卡盤座5上的導(dǎo)軌徑向移動曲柄半徑的距離，使被檢連桿軸頸中心與卡盤座中心處于同一回轉(zhuǎn)線上，步進電機2帶動支承在頭架3上的卡盤座5作勻速轉(zhuǎn)動，將探頭座9沿機架1上的導(dǎo)軌移動到相應(yīng)的連桿軸頸處，使用金屬磁記憶檢測探頭對整個曲軸連桿頸表面進行應(yīng)力變形狀況檢測。根據(jù)上述檢測得到的退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況，將其代入應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間的映射關(guān)系，得到其剩余疲勞壽命足以維持下一次生命周期。
權(quán)利要求
1.一種汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法，其特征在于，首先應(yīng)用渦流檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的主軸頸部分和連桿軸頸部分進行裂紋檢測，如果發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，則認(rèn)為其剩余疲勞壽命不足以維持一個生命周期，如果沒有裂紋，則應(yīng)用金屬磁記憶檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況進行檢測，根據(jù)退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間的映射關(guān)系，以此來評價其剩余壽命是否足以維持下一次生命周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法，其特征是，所述的渦流檢測技術(shù)，將正弦波電流激勵探頭線圈，當(dāng)探頭接近金屬表面時，線圈周圍的交變磁場在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，對于平板金屬，感應(yīng)電流的流向是以線圈同心的圓形，形似旋渦，稱為渦流，同時渦流也產(chǎn)生相同頻率的磁場，其方向與線圈磁場方向相反，渦流通道的損耗電阻，以及渦流產(chǎn)生的反磁通，又反射到探頭線圈，改變了線圈的電流大小及相位，即改變了線圈的阻抗，探頭在金屬表面移動，遇到缺陷，引起線圈阻抗變化，通過渦流檢測儀器測量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無缺陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法，其特征是，所述的金屬磁記憶檢測技術(shù)，鐵磁性金屬零件在加工和運行時，由于受載荷和地磁場共同作用，在應(yīng)力和變形集中區(qū)域會發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，形成漏磁場變化，這種磁狀態(tài)的不可逆變化在工作載荷消除后會保留，且與最大作用應(yīng)力有關(guān)，從而通過漏磁場法向分量的測定，準(zhǔn)確推斷工件的應(yīng)力集中和應(yīng)力突變部位。
全文摘要
一種汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法，首先應(yīng)用渦流檢測技術(shù)對退役曲軸的危險部位主軸頸部分和連桿軸頸部分進行裂紋檢測，如果發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，則認(rèn)為其剩余疲勞壽命不足以維持一個生命周期，如果沒有裂紋，則應(yīng)用金屬磁記憶檢測技術(shù)對退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況進行檢測，根據(jù)退役曲軸危險部位的應(yīng)力變形狀況與剩余疲勞壽命之間的映射關(guān)系，以此來評價其剩余壽命是否足以維持下一次生命周期。本發(fā)明在并不了解疲勞零件服役歷史的情況下，綜合評價其剩余疲勞壽命是否足以維持下一次生命周期。
文檔編號G01N27/90GK1603812SQ20041006757
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者陳銘, 王成燾, 王翔 申請人:上海交通大學(xué)