金屬折彎件內(nèi)部裂紋的快速檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于金屬板材折彎件內(nèi)部縱向裂紋缺陷快速檢測的新型傳感器結(jié)構(gòu)裝置。金屬板材折彎是機械加工的一種常見方式，如車輛油箱容器加工等。由于折彎部存在過大塑性變形，加之各種載荷作用，易沿著折彎縱向方向出現(xiàn)裂紋，而這種裂紋常先出現(xiàn)在容器內(nèi)壁，通常檢測方法較難發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明提出了一種利用漏磁無損檢測原理的傳感器檢測裝置，專門用于金屬折彎件內(nèi)部裂紋的現(xiàn)場快速檢測，有望較好解決這一問題。該傳感器采用專用導(dǎo)向輪機構(gòu)，保證檢測裝置沿折彎處進行掃查；采用強化勵磁裝置，增強缺陷處漏磁信號，采用差動霍爾元件檢測裝置，提高檢測靈敏度。當(dāng)折彎處沒有裂紋時，檢測裝置輸出信號幅值基本不變，當(dāng)折彎處存在裂紋時，檢測裝置輸出信號幅值產(chǎn)生突變。該檢測方法快速簡便，可實現(xiàn)非接觸檢測，無需對被測對象進行預(yù)先處理，便于現(xiàn)場使用。
【專利說明】金屬折彎件內(nèi)部裂紋的快速檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種為檢測金屬板材折彎內(nèi)部產(chǎn)生的縱向裂紋而設(shè)計的快速無損檢測裝置?？捎糜谟拖涞热萜鳟a(chǎn)品沿折彎處金屬材料的缺陷渦流檢測技術(shù)中，為實際工程結(jié)構(gòu)的缺陷檢測，提供一種新型傳感器方案。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬板材的折彎屬于冷塑性加工過程，常用于承壓要求不高的金屬容器的機械加工中，如車輛油箱的加工中。由于折彎處常存在較大塑性變形，殘存較高殘余應(yīng)力，工作時在交變載荷作用下，往往導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)，進而產(chǎn)生開裂。如果裂紋在容器壁內(nèi)部產(chǎn)生，則導(dǎo)致故障隱患，在容器外部難以發(fā)現(xiàn)，通常的檢測方法難以奏效，如果采用工業(yè)CT等方法，又不適于使用環(huán)境下的現(xiàn)場檢測。
[0003]金屬材料的疲勞裂紋等缺陷，是影響設(shè)備壽命和安全的重要因素，對承力構(gòu)件的缺陷進行無損檢測，是現(xiàn)代機械制造的一項重要內(nèi)容。由于實際結(jié)構(gòu)的缺陷，其位置和方向是無法預(yù)知的。利用傳統(tǒng)渦流傳感器進行檢測時，由于存在檢測靈敏度差異，當(dāng)裂紋處于檢測非敏感方向時，容易產(chǎn)生漏檢。
[0004]本發(fā)明的目的在于為檢測金屬板材折彎件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生，提供一種可用于現(xiàn)場使用環(huán)境下的快速簡便裝置，發(fā)明的原理基于漏磁無損檢測的基本工作原理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的傳感器檢測裝置由下列結(jié)構(gòu)組成:激勵裝置，檢測傳感器，采樣輪機構(gòu)，如圖1所示。勵磁部分由兩個線圈繞制的鐵芯I和銜鐵2組成，工作時和試件一起構(gòu)成閉合磁路，通以6V的直流電對試件產(chǎn)生交流磁化作用，當(dāng)試件中沒有缺陷時，磁力線從試件內(nèi)部通過，當(dāng)試件中存在裂紋等缺陷時，由于磁阻增大，一部分磁力線由缺陷處泄漏到空氣中，被傳感器檢測到，從而檢出缺陷。為保證檢測裝置沿折彎處進行掃查，激勵裝置鐵芯底部設(shè)計成V型形狀，如圖2所示。使裝置在勵磁同時，起到導(dǎo)向作用，保證檢測裝置能“騎棱”掃查。檢測傳感器由兩個微型霍爾元件沿掃查方向布置，構(gòu)成差動結(jié)構(gòu)，以提高檢測靈敏度和抑制噪聲的能力。檢測傳感器4由兩個組成差動結(jié)構(gòu)的霍爾傳感器元件組成(見圖3)，差動結(jié)構(gòu)的目的是為了提高檢測靈敏度，抵消隨機噪聲干擾。檢測裝置尾部安裝有摩擦采樣輪5，可在一定范圍調(diào)整位置，以實現(xiàn)和被測試件的可靠接觸，通過同軸連接的光電編碼器6，實現(xiàn)信號空域采樣，記錄裂紋出現(xiàn)的位置。
[0006]圖4為檢測傳感器后續(xù)處理電路圖，兩路霍爾傳感器輸出的電壓信號，首先通過AD620芯片進行初級放大，之后采用二級無源低通濾波環(huán)節(jié)濾除高頻噪聲，然后經(jīng)過UA741芯片進行二級放大，最后兩路信號進行差動放大。圖5為電路實物圖。
[0007]有益效果:
[0008]本發(fā)明設(shè)計了一種可檢測金屬折彎件內(nèi)部裂紋的快速檢測裝置，可以實現(xiàn)容器內(nèi)部因金屬折彎塑性變形而導(dǎo)致的內(nèi)部裂紋產(chǎn)生，該檢測裝置使用簡便，對環(huán)境要求寬松，可用于使用現(xiàn)場的不拆卸檢測，具有重要的工程實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1:四層裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖中:1 —磁激勵線圈，2—磁軛，3—激勵裝置鐵芯底部V型塊、4 —檢測傳感器，5一摩擦米樣輪，6一光電編碼器。
[0011]圖2:激勵裝置鐵芯底部V型塊局部放大圖。
[0012]圖3:檢測傳感器實物圖。
[0013]圖4:檢測傳感器電路原理圖。
[0014]圖5:檢測傳感器電路實物圖。
[0015]圖6:檢測裝置實物圖。
[0016]圖7:某重型裝甲車輛經(jīng)過金屬折彎加工的油箱容器。
[0017]圖8:存在裂紋缺陷的金屬折彎件樣件。
[0018]圖9:未經(jīng)過濾波處理的原始缺陷信號。
[0019]圖10:經(jīng)過濾波處理后的缺陷信號。

【具體實施方式】
[0020]為了更好地說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0021]圖7為某重型裝甲車在用油箱，由于材料和工藝存在一定問題，折彎處常產(chǎn)生內(nèi)部裂紋，目前已在用油箱存在開裂、漏油危險，需要加強檢測。
[0022]圖8為內(nèi)部存在裂紋的實際樣件。裂紋長度約為40 mm，寬度0.5mm，深度約為
0.5mmο
[0023]將傳感器沿試件折彎棱邊長度方向移動，摩擦采樣輪緊貼試件，確保其摩擦滾動，在缺陷位置可觀測到信號幅值發(fā)生突變，如圖9所示，將信號通過低通濾波器等進一步處理，即可清晰提取出缺陷信號，如圖10所示。
[0024]本實施例僅為一種材料的試件進行了檢測。本發(fā)明可以對多種導(dǎo)電材料進行檢測，且傳感器的線圈圈數(shù)、線徑等可以調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1.一種用于金屬板材折彎件內(nèi)部縱向裂紋缺陷快速檢測的傳感器結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于:采用激勵與導(dǎo)向作用于一體的激勵裝置，以適應(yīng)折彎件的檢測要求，采用差動結(jié)構(gòu)的霍爾元件，以增加檢測靈敏度，滿足檢測內(nèi)部埋藏裂紋的需要，在裝置上安裝采樣轉(zhuǎn)輪，以記錄裂紋產(chǎn)生位置。
2.激勵裝置采用繞制有多層線圈的兩個鐵芯構(gòu)成，勵磁裝置和被測試件組成閉合磁路，產(chǎn)生激勵效果，鐵芯的特征在于:底部制成V字形，以適應(yīng)折彎件的檢測需要，通過調(diào)整V字型角度，可適應(yīng)不同角度折彎件的有效檢測，在實現(xiàn)激勵作用的同時，兼有導(dǎo)向作用。
3.該傳感器裝置檢測部分，其特征在于:由兩個霍爾元件沿裝置移動方向布成差動結(jié)構(gòu)方式，以抵消噪聲干擾，提高檢測靈敏度。
4.檢測裝置后部安裝有可調(diào)整位置的摩擦轉(zhuǎn)輪，和光電編碼器同軸相連，以實現(xiàn)檢測過程中的空間采樣，記錄檢測過程中的缺陷位置。
【文檔編號】G01N27/83GK104198576SQ201410461650
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】張衛(wèi)民, 邱忠超, 楊秀江, 果艷, 秦峰 申請人:北京理工大學(xué)