一种动车联轴器疲劳裂纹超声检测试块及其检测方法与流程

本发明涉及检测设备，具体是涉及一种动车联轴器疲劳裂纹超声检测试块及其检测方法。

背景技术：

1、动车联轴器内齿与顶部之间有一圈壁厚5.35mm、宽5mm的环形带，联轴器长期使用后，环形带靠顶部一侧的直角位置容易发生圆周方向的疲劳裂纹。该区域狭小且处于联轴器内部，在不拆联轴器的情况下，磁粉探伤、渗透探伤、射线探伤无法检测该部位的疲劳裂纹，一般采用超声检测。

2、现有技术中，通过制作环形带靠顶部一侧的直角位置超声探伤用对比试块，采用激光、电火花等非机械加工方法。其优点是试块形状、表面状态与联轴器完全一致，缺点是需要损失一只联轴器，而联轴器的价格较大，导致生产成本上升。另外，采用非机械加工方法进行刻槽时，不同试块的刻槽深度难以有效测量，使得试块之间的一致性较差。

3、而在进行联轴器超声波探伤时还需要对超声探伤仪进行例如探头前沿长度和折射角测试、系统零偏测试、灵敏度等调试。现有技术中对于此类调试均依赖csk-ia试块，因此现有技术中的联轴器环形带裂纹探伤时需要配置2块试块，由于试块质量较重，不易携带。

4、另外，对于联轴器环形带靠顶部一侧的直角位置超声检测时缺陷判断，现有技术一般采用的方法是将缺陷波高与实物对比试块的人工刻槽波高对比，而人工刻槽深度影响检测灵敏度，刻槽设置多深见仁见智，裂纹波判断受影响，存在检测结果精准度不高的情况；另外，对于非人工刻槽深度位置出现的回波是否判断为裂纹波，无可借鉴使用的现有技术支持，容易发生误判。因此亟需一种动车联轴器疲劳裂纹超声检测试块及其检测方法，以解决现有技术中，采用两块检测试块进行联轴器裂纹探伤时，存在试块不易携带，探伤结果精准度低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种动车联轴器疲劳裂纹超声检测试块及其检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动车联轴器疲劳裂纹超声检测试块，包括试块本体，试块本体上包括探头测试调整区和检测模拟区；探头测试调整区包括弧形面、测试刻槽和横孔，其中弧形面用于测量检测设备零偏、检测探头入射点与前沿长度；测试刻槽用于测量探头折射角；横孔用于调整检测设备探伤灵敏度；检测模拟区包括齿根反射体、齿根反射体刻槽和检测刻槽，其中齿根反射体形状与裂纹发生部位部件形状相适配，用于模拟齿根反射体固定波；齿根反射体刻槽用于训练检测人员确认齿根部位固定波最大反射波时探头位置；检测刻槽用于训练检测人员确认疲劳裂纹反射波位置和波形以及齿根反射体固定波位置。

3、作为优选，弧形面为沿试块本体端部向上凸起，形成一四分之一扇形圆弧面，且其圆弧半径为20mm。

4、作为优选，试块本体上远离弧形面的一侧块体上设有探头检测面，探头检测面与扇形圆弧面的水平边相连；测试刻槽、齿根反射体刻槽和检测刻槽的开槽方向均与探头检测面相垂直，且开槽深度均为1±0.1mm。

5、作为优选，测试刻槽的开槽长度为40mm，且测试刻槽的开槽位置与弧形面端部的水平距离为20mm。

6、作为优选，横孔的开孔直径为φ2mm，且横孔与检测刻槽平行同侧设置，横孔的开孔长度和检测刻槽的开槽长度均为20mm，横孔的开孔圆心与弧形面端部的水平距离为35mm。

7、作为优选，齿根反射体为沿块体向内凹陷，形成一槽壁与槽顶相垂直的凹槽，用于模拟裂纹发生部位呈90°的直角部件结构，齿根反射体的凹槽底与探头检测面平行，且两者的垂直距离为5mm，齿根反射体长度30mm、宽度20mm、壁厚为10mm；齿根反射体凹槽的对侧面设有检测刻槽。

8、作为优选，齿根反射体的延伸连线上设有齿根反射体刻槽，用于训练检测人员确认内齿根部与外壳内壁构成的直角最大反射波出现时探头位置，齿根反射体刻槽的开槽长度为20mm，且齿根反射体刻槽的开槽方向与齿根反射体方向位于同一条直线，两者之间的距离为20mm。

9、作为优选，测试刻槽的开槽起点、横孔的开孔圆心、齿根反射体、齿根反射体刻槽和检测刻槽的开槽起点分别位于同一平面，所有刻槽和横孔方向均与试块端面相垂直，且齿根反射体刻槽和检测刻槽之间的水平距离为5mm；试块本体位于检测刻槽侧的块体设有圆弧型倒角，倒角的圆弧半径尺寸为1-45mm。

10、本发明还提供一种使用动车联轴器疲劳裂纹超声检测试块进行超声检测方法，包括一下步骤：

11、s1. 选定数字式超声波探伤仪，选择频率4～5mhz、折射角k0.7～k0.8、前沿长度小于等于10mm的双晶横波探头，用探头线连接探头与超声波探伤仪；利用检测试块的弧形面和测试刻槽进行超声波探伤仪的零偏调整、探头前沿长度和探头折射角的测定；完成仪器零偏、探头前沿长度和折射角的测定后，再利用检测试块的横孔进行仪器超声检测灵敏度的调整，以完成测试前的仪器和探头调试；

12、s2. 完成测试前的仪器和探头调试后，利用探头对检测试块的检测模拟区进行模拟探伤，并进行探测回波记录；其中探测回波包括齿根反射体刻槽回波和模拟裂纹回波；

13、s3.利用调试好的探伤仪和探头对待检测联轴器进行检测；在检测过程中，当检测回波与齿根反射体刻槽回波相适配时，以确认检测位置位于联轴器裂纹发生部位位置；当检测回波与模拟裂纹回波相适配时，再进行裂纹缺陷的判定。

14、作为优选，在s1中进行超声波探伤仪的零偏调整、探头前沿长度和探头折射角的测定时，移动探头找到弧形面最大回波，以调整仪器零偏，使弧形面声程显示为20mm，此时用直尺测量探头前端至试块本体边缘距离x1，横波探头前沿长度x2＝20－x1，即完成仪器零偏和探头前沿长度x2测试；而在测定探头折射角时，移动探头至测试刻槽，再找到测试刻槽的最大反射波，用直尺测量弧形面端部与探头前端之间的长度x3，利用探头折射角公式β＝tg-1（（x3+x2－20）/y）计算出探头的折射角，并将折射角输入仪器参数栏；其中y为测试刻槽与探头检测面之间的垂直距离；

15、在进行仪器超声检测灵敏度的调整时，移动探头至探头检测面与横孔相对应位置，找到横孔的最大反射波，将其幅度调整为仪器满幅高度的80%后增益20db，作为动车联轴器疲劳裂纹超声检测灵敏度；

16、而在s2中利用探头对检测试块的检测模拟区进行模拟探伤时，利用探头对检测试块的检测模拟区进行齿根反射体刻槽检测练习，确认齿根最大反射波出现时探头所处的位置，完成后进一步对检测刻槽进行检测练习，确认检测刻槽反射波位置和波形以及非裂纹固定波位置；实际检测时，确认为裂纹的回波须满足以下2条中的任意1条：（1）反射波水平位置位于检测刻槽位置，显示深度与检测刻槽回波显示深度一致，反射波幅度大于等于仪器满幅高度的40%及以上，刻槽回波深度之前无其他回波；（2）比检测刻槽回波深度小的其他位置出现回波，检测刻槽深度位置回波幅度达到80%及以上，检测刻槽深度位置回波最大幅度比其他位置回波最大幅度高20db及以上。

17、有益效果：1、本发明提供的检测试块同时具备超声波探伤仪的零偏调整、探头的前沿长度、折射角测试功能和超声波探伤仪的探伤灵敏度调整功能，且同型号试块之间探伤灵敏度具有一致性。

18、2、本发明提供的检测试块，设有模拟联轴器内齿根部与顶部内壁构成90°直角的齿根反射体、用于训练检测人员确认联轴器内齿根部与顶部内壁构成90°直角的齿根反射体刻槽和设置用于模拟联轴器环形带靠顶部一侧的直角位置发生周向疲劳裂纹的检测刻槽，用于给探伤人员提供基础训练条件。

19、3、使用本发明提供的检测试块，能消除短焦距、双晶片、横波探头折射角测试时齿根反射体辨认错误。对于折射角＜60°类的斜探头折射角测试，现有技术中使用csk-ia试块上埋藏深度70mm处的ф50mm反射体测试，发现将频率4～5mhz、折射角k0.7～k0.8、焦距10mm的双晶斜探头放在规定位置时，仪器屏幕上会同时出现3个回波，如果操作者把超声波探伤仪的闸门设置过宽，仪器就会按照自身逻辑读取最高波信号，会使得横波折射角测试结果增大9°左右，如果按照该折射角设置检测系统，会导致联轴器环形带靠顶部一侧的直角位置裂纹深度和水平位置均会出现偏差，而影响缺陷判断、出现误判风险；而使用本发明提供的检测试块及检测方法，使用测试刻槽测试横波探头折射角时，仪器屏幕上只有唯一的反射波，不会产生使用现有技术测试出现的风险。

20、4、本发明提供的缺陷确认方法可以避免联轴器内圆面与顶部直角部位周向疲劳裂纹超声检测误判风险。本发明对缺陷判断的做法是：“实际检测时，确认为裂纹的回波须满足以下2条中的任意1条：（1）反射波水平位置位于检测刻槽位置，显示深度与检测刻槽回波显示深度一致，反射波幅度大于等于仪器满幅高度的40%及以上，刻槽回波深度之前无其他回波；（2）比检测刻槽回波深度小的其他位置出现回波，检测刻槽深度位置回波幅度达到80%及以上，检测刻槽深度位置回波最大幅度比其他位置回波最大幅度高20db及以上。”可以有效避免联轴器制造过程中产生的刀痕或者其他意想不到的因素引起检测人员对裂纹缺陷的误判。