LOGO行政副總李建新專業班級機械設計及其自動化專業指導老師1LOGO目錄2LOGOV再制造（1）再制造加工（2）過舊產品的性能升級V無損檢測無損檢測技術是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內部結構異常或缺陷存在所引起的對熱聲光電磁等反應的變化，來探測各種工程材料零部件結構件等內部和表面缺陷，并對缺陷的類型性質數量形狀位置尺寸分布及其變化做出判斷和評價。1、研究背景與意義3LOGO1、研究背景與意義V無損檢測國內外現狀（1）新的檢測技術。逐步出現了多頻渦流檢測技術、遠場渦流檢測技術、脈沖渦流檢測技術、衍射聲時（TOFD）技術。（2）復合檢測。單一的無損檢測手段存在固有的局限性，為了實現對工件較為全面的檢測，就必須綜合多種無損檢測手段。V課題研究意義針對現在單一檢測方法的局限性，綜合分析多種無損檢測方法，提出曲軸的復合無損檢測技術，可以提高曲軸多種損傷形式的檢測精度、檢測效率、檢出率；通過收集損傷檢測數據，建立無損檢測數據管理系統，可以實現針對不同檢測方法實行統一的數據管理，提高產品再制造效率；同時在曲軸方面，為廢舊曲軸的可再制造性評價提供數據支持；為再制造曲軸的壽命評估提供依據；幫助決策廢舊曲軸的再制造加工方式。4LOGO1軸頸磨損2彎曲扭曲3裂紋5LOGO基于SOLIDWORKS的曲軸有限元分析（1）曲軸的三維建模曲軸主要參數數值主軸直徑100MM連桿軸頸直徑82MM曲柄寬度104MM曲柄半徑113MM曲柄壁厚29MM圖21WD615系列曲軸三維模型表21曲軸主要尺寸參數6LOGO（2）曲軸的工況計算及運動學分析WD615曲軸為直列六鋼發動機曲軸，點火順序為153624其曲軸為全支持其曲軸，每段主軸頸都用二瓦主軸承固定，以約束其徑向位移，根據動力學分析可知，曲軸運行中所承受的力包括連桿軸承作用力、主軸承支承力、外負載的扭矩反力、轉動慣性力和重力。連桿軸承的最大作用力是發生在氣缸爆發作功時，即曲柄連桿機構運行至上止點附近時，此時曲軸所受的應力最大，變形也最大。因此取曲軸的第一缸爆炸時曲軸所受的壓力最大，故為減少計算量，此處只采用第一缸爆發作功時的工況進行計算曲軸的靜力強度，此時曲軸的轉角給處轉角見表，曲軸連桿軸頸作用力大小見表2，7LOGO當第一缸爆發即在表中0位置8LOGO圖22連桿軸頸受力示意圖圖23軸頸載荷分析圖9LOGO參數名稱符號數值氣缸直徑D126MM行程S130MM曲柄半徑R65MM連桿中孔距L219MM長徑比R/L02968標定轉速N2200R/MIN曲軸旋轉角速度W0105N231/SW20011N253240/S2活塞凈重MP76KG連桿凈重MC3586KGLA/L07LB/L03MCA1076KGMCB2510KG集中在曲柄銷中點的曲柄組質量MD7614KG最大爆壓壓力PG54MPA曲軸箱內氣體壓力P001MPA表22曲軸動力計算參數表10LOGO圖24曲軸載荷分析和邊界約束（3）邊界約束在曲軸的模型中，邊界約束模擬越接近實際工況，模型計算就越準確。假定連桿軸承作用力沿軸頸圓周120角范圍內按余弦規律分布，沿軸向均勻分布，以模擬連桿軸承上油膜力作用11LOGO（4）劃分網格單元類型的選擇和網格劃分的方法在一定程度上決定了求解問題的計算精度。此處選擇二階實體四面體單元，即選擇高級網格品質。為達到計算求解的精度而又避免網格劃分過細導致計算量過大，在劃分網格時在過渡圓角面上和軸頸面上應用網格控制，單元大小值分別為5MM和55MM，比率值為15，網格器選擇標準網格，整體單元大小值為12MM，公差值為06MM12LOGO（5）運行SIMULATION,分析曲軸應應力集中部位13LOGO超聲檢測利用材料本身或內部缺陷的聲學性質非破壞性地探測材料內部和表面的缺隙五種常見無損檢測方法滲透檢測滲透液的潤濕作用和毛細現象而進入表面開口的缺陷，通過顯像來進行質量檢測和部件探傷渦流檢測在交變磁場之中導體受電磁感應產生渦流，由導體自身電導率、磁導率、形狀、尺寸和缺陷等的變化導致感應電流的變化射線檢測利用各種射線對材料的透射性能及不同材料對射線的吸收衰減程度的不同，通過底片感光成灰度不同的圖象來檢測零件內部缺陷的檢測方法。磁粉檢測利用磁化后的試件材料在缺陷處會吸附磁粉，以此來顯示缺陷存在的一種檢測方法。3、無損檢測理論研究14LOGO滲透檢測原理3、無損檢測理論研究1、毛細現象將一根很細的管子插入盛有液體的容器中，如果液體能潤濕管子，那么液體會在管子內上升，使管內的液面高于容器的液面。如果液體不能潤濕管子，管內的液面就會低于容器的液面。2、潤濕現象液體與固體交界處有兩種現象第一種現象是液體之間的相互作用力大于液體分子與固體分子之間的作用力，稱為固體不被液體潤濕,如水銀在玻璃板上收縮成水銀珠那樣。第二現象是液體各個分子之間的相互作用力小于液體分子與固體分子之間的相互作用力，被稱為固體被液體潤濕,就象水滴在潔凈的玻璃板上,水滴會慢慢散開那樣15LOGO溝通、宣貫“宣傳欄”內刊4、無損檢測理論研究超聲相控陣檢測原理WAVEFRONTTIMEDELAYELEMENTFOCALLAW相控陣聲束發射16LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗實驗儀器在滲透檢測中，采用FC100系列長波紫外燈，該設備為美國SPECTRONICS公司原裝進口，如右圖所示。黑光燈是熒光檢測必備的照明裝置，由高壓水銀蒸氣弧光燈、紫外線濾光片和鎮流器所組成。高壓水銀蒸氣弧光燈輸出的光譜范圍很寬，除黑光外，尚有可見光和紅外線。波長大于390NM以上的可見光會在工件上產生不良的襯底，使熒光顯示不鮮明；330NM以下的短波紫外線會傷害人的眼睛；而熒光檢測中需要波長為365NM的黑光束激發熒光，故需選擇合適的濾光片，該設備采用2F985濾色片。曲軸表面損傷檢測試驗滲透檢測17LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗試驗步驟預清洗滲透去除表面多余滲透液干燥檢驗18LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗圖42曲軸熒光顯示結果圖43對比試塊熒光缺陷顯示試驗結果。在滲透檢測對比試塊上，缺陷最小深度為02MM，可以觀察到明顯的缺陷顯示，用紙巾擦拭缺陷信號不會消失，所以，滲透檢測對于檢測曲軸表面開口型缺陷效果很好，復合檢測的表面檢測理論可行。19LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗曲軸內部損傷檢測試驗超聲相控陣檢測實驗儀器在試驗中采用的是以色SONOTRONNDT公司生產的ISONIC2010便攜式多功能超聲波相控陣成像檢測儀。如圖所示，ISONIC2010是一款集相控陣、常規超聲波型、B掃描等功能為一身的便攜式相控陣檢測儀，其采用WINDOWSXP操作系統平臺，內置鼠標鍵盤，方便記錄設置參數。此探測儀配備032的單/雙晶探頭。20LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗探頭規格根據所檢測軸的尺寸選擇公稱頻率5MHZ,16晶片的單晶直探頭軸類半徑采用探頭公稱頻率MHZ探頭晶片620雙晶直探頭5晶片面積不小于220單晶直探頭51460單晶直探頭2520參照標準JB/T79131995超聲波檢測用鋼制對比試塊的制作與校驗方法JB/T100621999超聲探傷用探頭、性能測試方法JB/T100631999超聲探傷用1號標準試塊、技術條件21LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗對比試塊合金鋼42CRMOA，試塊長度、寬度、厚度以及其他外形尺寸的允許公差為005MM選擇平底孔直徑分別為05MM,1MM,15MM22LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗試驗步驟開機儀器自檢打開“檢測”“專項高級檢測”“焊縫高級檢測”，設置試驗基礎參數參數名稱單位數值聲程MM100聲速M/S5290顯示延遲US1724抑制0激發模式單/雙單晶脈沖寬度NS100激發等級8激發頻率HZ1600濾波器狀態激活/關閉激活低頻閾值HZ2高頻閾值HZ89濾波模式全/半全波門A開關激活/關閉激活門位AMM40門寬AMM30門高A2023LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗試驗步驟獲取角度增益補償曲線在探頭與試塊之間噴涂耦合劑，然后緩慢的用探頭在試塊上移動，找出試塊的缺陷峰值，反復檢測，獲得試塊的增益補償在曲軸上進行油孔損傷檢測在對曲軸進行模擬油孔檢測，通過在石塊上獲取的角度增益補償曲線，對曲軸進行扇形掃描探傷。圖45角度增益補償曲線圖46缺陷回波和尾波24LOGO4、曲軸復合無損檢測試驗試驗結果掃描圖可以看出，在紅色區域內的部位，有一明顯的綠色部位，此部位即為缺陷的顯示部位，即油孔部位，從顯示器探測深度上可以看出，其顯示的探測深度為526MM，油孔的中心軸埋深為50MM，而孔徑為6MM從此處可看出其誤差為04MM，試驗探測結果準確，滿足誤差要求。圖47曲軸油孔探傷圖48曲軸油孔損傷C圖圖49綠點為探測到油孔損傷25LOGO結構功能概述無損檢測的數據管理系統就是面向不同工件的一個集超聲、滲透、射線、磁粉檢測數據記錄為一體的數據管理軟件，它可以具體的針對工件所采用的檢測工藝選取合適的檢測方法，并采集整理關鍵的檢測信息和檢測標準，存入數據庫，進行統一管理。無損檢測數據管理系統是結合ECLIPSE軟件和數據庫系統開發而來。ECLIPSE是一個開放源代碼的、基于JAVA的可擴展開發平臺。就其本身而言，它只是一個框架和一組服務，用于通過插件組件構建開發環境。幸運的是，ECLIPSE附帶了一個標準的插件集，包括JAVA開發工具（JAVADEVELOPMENTKIT，JDK）圖51JAVA系統開發軟件26LOGO系統需求分析及系統工作流程圖52無損管理系統流程圖27LOGO28LOGO界面功能模塊介紹29LOGO應用實例曲軸滲透檢測的數據管理在第4部分曲軸的滲透實驗中的主要檢測參數及信息如下實驗儀器FC100系列長波紫外燈探測工件WD615徐曲軸工件材料42GEMOA合金鋼滲透液ZL60D水洗熒光滲透夜檢測標準JB/T47302006合格等級II檢測比例2730LOGO31LOGO材料編號規格滲透液種類顯象方法檢測標準42GEMOA合金鋼水洗型熒光滲透液干氏顯像法JB/T4730委托單位報告編號設備名稱設備編號工件名稱山東大學001FC100紫外燈001WD615系列曲軸再點擊“確定”按鈕后，在系統中將會生成如下的一條“記錄”32LOGO曲軸的有限元分析復合無損檢測實驗數據管理系統開發6、總結與展望通過計算曲軸的動力學參數，并且運用SOLIDWORKS對曲軸做有限元分析，確定了曲軸的應力集中部位在爆發點處，曲軸軸頸R角部位容易發生疲勞斷裂，通過對曲軸的失效分析，確定了曲軸的常見損傷部位，為曲軸再制造的無損檢測指出反向，并提供理論依據。通過滲透檢測與超聲相控陣檢測結合的方式對曲軸表面及內部缺陷進行檢測，復合檢測在原有單一基礎上提高了檢測準確度，彌補了單一檢測方式的不足。開發面向多種檢測方式同意管理數據的系統，為復合檢測的