一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测方法和装置

技术领域

本发明涉及涡流检测技术领域，尤其涉及一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测方法和装置。

背景技术

在现代工业装备中，存在大量螺栓等工艺孔，通常为安全起见，对这些装备运行一段时间后，需进行探伤，以确保在役使用时的安全性。例如，内燃机车活塞结构就存在不少孔径相同或各异的油、气孔。传统的对于活塞内的孔位的探伤工艺是采用渗透法，但由于渗透法对环境会造成污染，目前该方法被严格限制使用。近年来，在航空工业领域，无论是在线或是在役检测，大量采用涡流法替代渗透法，尤其对表面有涂覆层的零部件检测更是如此，按常规涡流法的工艺，通常采用手动或电动旋转方式对这类工艺孔进行扫查检测。当孔径大小变化时，操作人员需要更换不同的旋转探头，并重新设置仪器参数，且采用常规的单个检测探头的，由于孔位较多且复杂，容易存在重复检测影响检测效率或者存在漏检的情况。因此，本发明在现有技术的基础上进行改进，力求解决上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测方法，本发明是这样实现的：

一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测方法，用于检测具有多孔且孔径各异的非平面结构件，是采用一个带有柔性探头座和若干检测探头的检测装置直接压印在待检区域，其中，所述柔性探头座的上端面贴设有膜片式应变片传感器，若干应变片传感器呈面阵式排列，所述检测探头包括柔性线圈架和绕设在柔性线圈架上的阵列正交涡流检测线圈，所述柔性线圈架为圆柱形结构，若干正交涡流检测线圈沿圆柱形结构的周向360°环形阵列排布；利用所述应变片传感器监测检测探头的对位准确度，并通过所述柔性探头座和柔性线圈架使检测探头可微动变形适应待检区域，当所述检测探头对应插设在待检区域的孔位中后，利用阵列正交涡流检测线圈进行无方向性涡流检测，在探头不旋转探头的条件下，检测孔边360°的放射性疲劳裂纹。

作为进一步改进的，所述非平面结构件为内燃机活塞结构中的油孔区或气孔区，所述检测探头根据检测对象的不同孔径、大小以及排列进行对应阵列排布设计。

作为进一步改进的，具体的步骤包括：

S1.检测装置设计和放置：采用“印章式”检测装置，对每一个膜片式应变片传感器进行编号，并对应相应的检测探头，将带有若干无方向性检测探头的检测装置直接放置在待检区域上；

S2.对位调整：将检测探头对应插设在待检区域的孔位中，当对位误差较小时，所述柔性探头座和柔性线圈架使检测探头可以在小误差范围内微动调整适应孔位；

当对位误差较大时，所述柔性探头座形变异常，所述应变片传感器随动变形并进行异常报警，提供对位错误信号，根据报警信号进行柔性探头座的调整；

S3.提离验证：对插孔后的检测探头进行提离验证，采用提离激励信号对每一个检测探头插孔对位的精度进行快速验证，当判定符合检测标准后进行孔边裂纹检测；

S4.孔边裂纹检测：利用阵列正交涡流检测线圈进行无方向性涡流检测，

在不旋转探头的条件下，检测孔边360°的放射性疲劳裂纹。

作为进一步改进的，所述步骤S2中，对柔性探头座的调整是根据设有编号的膜片式应变片传感器的信号反馈进行针对性调整。

作为进一步改进的，所述步骤S2中，所述膜片式应变片传感器提供的对位错误信号包括位移情况、加工面或内孔形面情况、孔径大小、孔位方向。

本发明还公开了一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测装置，用于同时检测内燃机活塞结构中同一检测区域内多个油孔、气孔边沿裂纹，且多个油孔、气孔之间孔径大小不同，采用如上所述任意一项检测方法，包括：

柔性探头座；

若干检测探头，所述检测探头包括柔性线圈架和阵列正交涡流检测线圈，所述柔性线圈架为圆柱形结构，若干正交涡流检测线圈沿圆柱形机构的周向360°环形阵列；所述检测探头设置在所述柔性探头座的下端面，所述检测探头的个数、探头大小以及探头排布与检测区域内的孔位排布一致；

若干应变片传感器，所述应变片传感器为膜片式且呈面阵式贴设置在所述柔性探头座的上端面上。

作为进一步改进的，所述柔性探头座的上端面上还设置有手柄，检测装置可由人工手持手柄进行检测或通过自动化夹具夹持手柄进行检测。

与现有的相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

一、本发明通过设置阵列涡流检测方法，对于多孔且孔径各异的结构件的孔边沿裂纹的检测具有提高检测效率、降低漏检或重复检测率的作用。检测效率方面体现在三个方面，其一是操作人员无需频繁更换不同的检测探头和重新设置检测仪器参数，节约准备时间；其二是多个孔位可以同时检测，只要一次压印就可以完成检测，无需逐个检测；其三是无需进行探头旋转，只需将探头对应放置的待检的孔位里面，利用在柔性线圈架的周向设置360°阵列正交涡流检测线圈实现无方向性涡流检测，在不旋转探头的条件下，检测孔边360°的放射性疲劳裂纹。

二、本发明通过设计柔性探头座和柔性线圈架，探头在插接对位时，当结构与待检区域存在小误差时，可以柔性微动调整适应位移误差或待检结构件加工形面误差或孔位加工误差等，具有较好的实用性能。

三、本发明通过设计膜片式应变片传感器贴设在柔性探头座的上端面，与柔性探头座一体形变，监测柔性探头座的形变情况，通过对形变情况的监测可提供检测装置的对位信息，当对位异常时进行错位报警，实现检测装置的自检测功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明例或现有技术中的技术方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例中非平面结构件(内燃机活塞)的示意图。

图2为图1沿俯视方向的示意图。

图3为本实施例的检测装置是简要示意图。

图4为本实施例的检测装置柔性形变状态下的示意图。

图5为本实施例的一种使用状态使用图。

图6为本发明的检测方法流程图。

图中：

10-非平面结构件，11-待检区域；

20-检测装置，21-柔性探头座，22-检测探头，23-应变片传感器，24-手柄。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在现代装备中，存在大量螺栓等工艺孔，为了设备运行安全，需要定期对这些孔位进行探伤，有的设备由于结构特征复杂，检测难度大、检测工作量大，例如带有多孔且孔径不同的非平面结构件，常规的检测方法是采用单个探头进行旋转式检测，在孔位密集的工况下，检测工作量大且常常出现漏检或重复检测的情况，而孔径各异需要频繁更换检测探头和调整仪器的参数，也影响了检测工作的效率。

一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测方法，用于检测具有多孔且孔径各异的非平面结构件10，特别是用于检测内燃机活塞结构中的油孔区或气孔区，本发明是采用一个带有柔性探头座21和若干检测探头22的检测装置20直接压印在待检区域11，其中，所述柔性探头座21的上端面贴设有膜片式应变片传感器23，若干应变片传感器23呈面阵式排列，所述检测探头22包括柔性线圈架和绕设在柔性线圈架上的阵列正交涡流检测线圈，所述柔性线圈架为圆柱形结构，若干正交涡流检测线圈沿圆柱形机构的周向360°环形阵列；利用所述应变片传感器23监测检测探头22的对位准确度，并通过所述柔性探头座21和柔性线圈架使检测探头可微动变形适应待检区域11，当所述检测探头22对应插设在待检区域11的孔位中后，利用阵列正交涡流检测线圈进行无方向性涡流检测，在不旋转探头的条件下，检测孔边360°的放射性疲劳裂纹。

作为进一步改进的，所述检测探头22根据检测对象的不同孔径、大小以及排列进行对应阵列排布设计，参照的检测对象一般为标准件。

作为进一步改进的，具体的检测步骤包括：

S1.检测装置设计和放置：采用“印章式”检测装置，检测装置20包括柔性探头座21，柔性探头座21的下端面呈阵列设置检测探头22，柔性探头座21的上端面呈面阵式贴设膜片式应变片传感器23，对每一个膜片式应变片传感器23进行编号，并上下对应相应的检测探头22，将带有若干无方向性检测探头的检测装置20直接放置在待检区域11上；

S2.对位调整：将检测探头22对应插设在待检区域22的孔位中，当对位误差较小时，所述柔性探头座21和柔性线圈架使检测探头可以在小误差范围内微动调整适应孔位；

当对位误差较大时，所述柔性探头座21形变异常，所述应变片传感器23随动变形并进行异常报警，提供对位错误信号，根据报警信号进行柔性探头座的调整；

S3.提离验证：对插孔后的检测探头22进行提离验证，采用提离激励信号对每一个检测探头22插孔对位的精度进行快速验证，当判定符合检测标准后进行孔边裂纹检测；

S4.孔边裂纹检测：利用阵列正交涡流检测线圈进行无方向性涡流检测，在不旋转探头的条件下，检测孔边360°的放射性疲劳裂纹。

本发明运用无方向性涡流检测线圈绕组与柔性探头座21的结合，实现了可在不旋转的情况下进行孔边裂纹的检测。本发明采用柔性探头座21和柔性线圈可以有效的兼顾工艺孔加工时的小精度误差，进一步的，为了克服对位问题，设计对位调整步骤，设置可以与柔性探头座21一体且随动的膜片式应变片传感器23识别检测探头22是否顺利完成对位，其通过监测应变片传感器23的信号来判别检测探头22插孔情况，并根据反馈信号进行检测探头插孔的调整。本发明整体结构简单，操作方便，极大的提高了检测效率。通过设置对位调整和提离验证步骤，提高了检测结果的可靠性。

作为进一步改进的，所述步骤S2中，对柔性探头座21的调整是根据设有编号的膜片式应变片传感器23的信号反馈进行针对性调整。每一个膜片式应变片传感器23均对应有一个检测区，该检测区一般对应有一个或多个检测探头22，通过分块式的监测可以快速找到存在较大误差的检测区，便于调整检测探头22或对检测异常的待检区做针对性检测。

作为进一步改进的，所述步骤S2中，所述膜片式应变片传感器23提供的对位错误信号包括位移情况、加工面或内孔形面情况、孔径大小、孔位方向等。

本发明还公开了一种非平面多尺寸工艺孔边沿裂纹的阵列涡流检测装置，用于同时检测内燃机活塞结构中同一检测区域内多个油孔、气孔边沿裂纹，且多个油孔、气孔之间孔径大小不同，采用如上所述的检测方法，其结构包括：

柔性探头座21；

若干检测探头22，所述检测探头包括柔性线圈架和阵列正交涡流检测线圈，所述柔性线圈架为圆柱形结构，若干正交涡流检测线圈沿圆柱形机构的周向360°环形阵列；所述检测探头22设置在所述柔性探头座21的下端面，所述检测探头22的个数、探头大小以及探头排布与检测区域内的孔位排布一致；

若干应变片传感器23，所述应变片传感器23为膜片式且呈面阵式贴设置在所述柔性探头座21的上端面上，应变片传感器23设置有对应的编号。

作为进一步改进的，所述柔性探头座21的上端面上还设置有手柄24，手柄24的形状、材质大小等可以根据检测需要进行设计，检测装置可由人工手持手柄24进行检测或通过自动化夹具夹持手柄24进行检测。

本发明对于多孔且孔径各异的结构件的孔边沿裂纹的检测具有提高检测效率、降低漏检或重复检测率的作用。结构简单易于操作，具有较好的实用性能，同时具有对位自检测功能。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。