一种检测勒伤缺陷的方法

摘要

本发明涉及一种勒伤缺陷的无损检测方法，属于铁磁性材料的无损电磁检测领域。用磁探头在配合部件相对于孔端面高度为a处测量其磁场强度PHa，保持a的高度不变下，沿端面(环面)以小于b的步进距离分别进行测量，测得配合部件孔的一圈的磁场强度值PH，测量配合部件附件孔的磁场强度分布数据；对数据进行处理；分析数据得到结果：是否有勒伤，利用本方法检测勒伤缺陷对被检测零件无破坏性，可以进行非接触测量，方便快捷。同时作为一种磁方法，不需要对零件进行磁化和退磁等繁琐的工序，有利于针对不同工况制作勒伤检测仪，在检测过盈配合部件的勒伤缺陷中有广阔应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种勒伤缺陷的无损检测方法，属于铁磁性材料的无损电磁检测领域。

背景技术

过盈配合一般产生于轴和孔的配合，如果孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合，各种轴承、车轴都是属于过盈配合。过盈配合部件在压入时，如果部件有局部形状缺陷或者没有对中，配合部位受应力较大的局部可能会产生剧烈变型，导致勒伤出现。处于勒伤状态的部件的强度要远远小于同类的部件，很容易发生根部断裂等事故，酿成严重后果。由于勒伤属于内部缺陷，在配合部件的交界，不仅肉眼无法察觉，其他无损检测方法(如超声等)也难以奏效。通过对现有科技文献的检索，没有发现有关勒伤缺陷的检测方法研究。

磁探头，即磁场传感器探头，运用磁场传感器可以对磁场强度进行测量，其测量的磁场强度范围为10^-15T到几十特斯拉。目前主要用于磁场测量的技术有：磁共振法、霍尔效应法、电磁感应法、磁通门法、光泵法、磁膜测磁法、超导量子干涉仪器法及磁阻效应法等。

发明内容

本发明目的是提出一种快速可靠的检出过盈配合部件是否出现的勒伤缺陷的磁检测方法。本发明的基本原理是通过检测配合孔端面磁特性的变化来判断是否有勒伤缺陷。根据勒伤的介绍和简单的应力分析可知，勒伤的局部会产生较大的应力，有勒伤缺陷的部件，其圆周上应力分布是不均匀的。应力的变化会导致铁磁性材料磁特性的改变并且影响到铁磁材料内部磁畴的取向，通过检测孔端面的表面磁场分布就可以检出应力的变化，并依此判断是否有勒伤缺陷。

一种勒伤缺陷的检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：

(1)测量配合部件附件孔的磁场强度分布数据

(1.1)用磁探头在配合部件相对于孔端面高度为a处测量其磁场强度PHa；

(1.2)保持a的高度不变下，沿端面(环面)以小于b的步进距离分别进行测量，测得配合部件孔的一圈的磁场强度值PH；

(2)对数据进行处理

对步骤(1)所测得的数据进行绘图：以圆周长为x轴，PH值为Y轴，得到高度a配合部件一周的磁场强度分布图；

图2具有勒伤缺陷的轮对检测结果。

图3无勒伤缺陷的普通轮对检测结果1。

图4无勒伤缺陷的普通轮对检测结果2。

图5无勒伤缺陷的普通轮对检测结果3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提出的勒伤缺陷检测方法进行详细说明。

图1本发明检测配合部件勒伤缺陷示意图，其中，图中的孔和轴表示过盈配合部件，A为进行磁检测的表面，B为磁检测探头，探头沿箭头所示方向检测圆周上的磁特性分布，检测勒伤缺陷。

针对列车轮对进行实际检测，列车轮孔和轴之间的配合属于过盈配合，其勒伤缺陷产生部位结构图可以简化为图1中的孔和轴的配合。列车车轴在压入时，如果轴或者孔有局部形状缺陷或者没有对中而强行压入将会导致勒伤出现。处于勒伤状态的轴的强度远远小于同类的其他车轴，很容易发生根部断裂等事故酿成严重后果。运用本发明提供方法可以迅速的检出轮对中可能存在的勒伤缺陷。

图1中A为针对本实施例选取的磁检测表面，B为磁检测探头。探头在高度a的提离下以步进距离b沿箭头所示方向检测孔端面圆周上的磁特性分布。

实施例1

一种勒伤缺陷的检测方法

(1)测量配合部件附件孔的端面的磁场强度分布数据

(1.1)用灵敏度为0.2ut的单探头磁探头在配合部件相对于孔的端面高度为a＝1mm处测量其磁场强度PHa；

(1.2)保持a＝1mm的高度不变下，沿端面(环面)以b＝1.5mm的步进距离分别进行测量，测得配合部件孔的一圈的磁场强度值PH；

(2)对数据进行处理

对步骤(1)所测得的数据进行绘图：以圆周长为x轴，PH值为Y轴，得到高度a配合部件一周的磁场强度分布图，如图2；

(3)分析数据得到结果：是否有勒伤缺陷？

在上述高度a配合部件一周的磁场强度分布图中，如图2：

当磁场强度起伏较大时，即认为其有勒伤缺陷。

(3)分析数据得到结果：是否有勒伤？

分析数据得到结果方法有三种形式：

(3.1)在高度a配合部件一周的磁场强度分布图中，通过图可以看出，

当磁场强度起伏较大时，即认为其有勒伤缺陷；

当磁场强度起伏不大时，即认为其无勒伤缺陷；

或者，

(3.2)通过以往无缺陷配合部件的磁场强度值PH状况，建立数据库，形成大致磁场强度值PH分布状况图，将测得的磁场强度分布图与库中无缺陷配合部件磁场强度值PH分布状况图进行比较，

偏差大的即认为有勒伤缺陷；

偏差小的(或无偏差的)即认为为无缺陷。

或者，

(3.3)通过比较测量的一组配合部件各磁场强度峰峰值(峰峰值＝最大值-最小值)或磁场分布梯度值，通过排除偏离多数值较远的配合部件，来确定一组配合部件中哪个(些)是有勒伤缺陷的，哪个(些)是无勒伤缺陷。

根据以上所述的磁探头，一般取磁探头灵敏度大于1ut效果较好。

磁探头可以是单探头传感器或双探头差分传感器或传感器阵列。

所述磁探头可以为1个或者多个。

根据本发明优选a＝0.01～10mm，b＝1.5mm。

另外，本发明所测量的部位并不仅限于孔的端面，而可以在配合部位附近能够体现配合的特征的多个方位进行选择测量，检测并得到结果。

利用本方法检测勒伤缺陷对被检测零件无破坏性，可以进行非接触测量，方便快捷。同时作为一种磁方法，不需要对零件进行磁化和退磁等繁琐的工序，有利于针对不同工况制作勒伤检测仪。

本方法根据勒伤检测的特性，通过利用磁检测方法检测配合部位磁特性的变化来判断是否有勒伤缺陷。利用此方法可以快速检测过盈配合部件的勒伤缺陷，解决了勒伤缺陷检测的难题，具有重要的意义，因为勒伤缺陷会导致材料配合部位突发性断裂，酿成严重后果。能够快速检出勒伤缺陷，在工业生产中就能采取措施防止勒伤缺陷造成严重后果。

附图说明

图1本发明检测配合部件勒伤缺陷示意图，其中，图中的孔和轴表示过盈配合部件，A为进行磁检测的表面，B为磁检测探头，探头沿箭头所示方向检测圆周上的磁特性分布，检测勒伤缺陷。

实施例2

一种勒伤缺陷的检测方法

(1)测量配合部件附件孔的的端面的磁场强度分布数据

(1.1)用灵敏度为2ut的双探头差分磁探头在配合部件相对于孔的端面高度为a＝0.01mm处测量其磁场强度PHa；

(1.2)保持a的高度不变下，沿端面(环面)以b＝1.5的步进距离分别进行测量，测得配合部件孔的一圈的磁场强度值PH；

(2)对数据进行处理

对步骤(1)所测得的数据进行绘图：以圆周长为x轴，PH值为Y轴，得到高度a配合部件一周的磁场强度分布图；

(3)分析数据得到结果：

通过以往无缺陷配合部件的磁场强度值PH状况，建立数据库，形成大致磁场强度值PH分布状况图，将测得的磁场强度分布图与库中无缺陷配合部件磁场强度值PH分布状况图进行比较：

偏差小的即认为为无缺陷。

实施例3

一种勒伤缺陷的检测方法

(1)测量配合部件附件孔的端面的磁场强度分布数据

(1.1)用灵敏度为2ut磁探头在配合部件相对于孔的端面高度为a＝0.01mm处测量其磁场强度PHa；

(1.2)保持a的高度不变下，沿端面(环面)以小于b＝1.5mm的步进距离进行测量，测得配合部件孔的一圈的磁场强度值PH；

(2)对数据进行处理

对步骤(1)所测得的数据进行绘图：以圆周长为x轴，PH值为Y轴，得到高度a配合部件一周的磁场强度分布图；

(3)分析数据得到结果：是否有勒伤？

通过比较测量的一组配合部件各磁场强度峰峰值或磁场分布梯度值，通过排除偏离多数值较远的配合部件，来确定一组配合部件中哪个(些)是有勒伤缺陷的，哪个(些)是无勒伤缺陷。

实施例4

一种勒伤缺陷的检测方法

(1)测量配合部件附件孔的端面的磁场强度分布数据

(1.1)用灵敏度为2ut传感器阵列磁探头在配合部位附近相对于轴的端面高度为a＝10mm处测量其磁场强度PHa；

(1.2)保持a的高度不变下，沿轴端面圆周方向以小于b＝1.5mm的步进距离进行测量，测得配合部位的一圈的磁场强度值PH；

(2)对数据进行处理

对步骤(1)所测得的数据进行绘图：以圆周长为x轴，PH值为Y轴，得到高度a配合部件一周的磁场强度分布图；

(3)分析数据得到结果：是否有勒伤？

环形表面A上距离表面为10mm处的磁场强度P_H，沿端面以1.5mm的步进距离采集A表面上环向一周的P_H值分布后进行数据处理，分析端面P_H的峰峰值或最大梯度值；其中P_H为垂直于检测表面的磁场强度，检测过程中所用磁探头为磁阻探头灵敏度为2uT。

根据上述检测步骤对列车轮对进行检测，检测结果如图2～5所示，经过分析发现

图2所示数据峰峰值1.33高斯，最大梯度值为0.054G/mm。

图3所示数据峰峰值0.28高斯，最大梯度值为0.016G/mm。

图4所示数据峰峰值0.24高斯，最大梯度值为0.024G/mm。

图5所示数据峰峰值0.44高斯，最大梯度值为0.014G/mm。

根据本方法理论分析可知，磁场起伏较大，变化比较剧烈的就是具有勒伤缺陷的轮对。根据上述数据可知所有3～5图轮对的磁场分布峰峰值都在0.5G以下，而图2轮对的磁场分布峰峰值在1G以上，通过峰峰值的大小可以区分勒伤轴和正常轴；3～5图轮对磁场最大梯度值都在0.03G/mm以下，而图2轮对的最大梯度在0.5G/mm以上，通过磁场分布梯度值也可以区分勒伤轴和正常轴。检测结果图2轮对是有勒伤缺陷轮对。

上述方式只是本发明的一些具体实施方式，对于本领域内的普通技术人员而言，在本发明公开了使用方法和原理的基础上，很容易作出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是说明，而并不具有限制性的意义。