LOGO行政副總李建新專業(yè)班級機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動化專業(yè)指導(dǎo)老師1LOGO目錄2LOGOV再制造（1）再制造加工（2）過舊產(chǎn)品的性能升級V無損檢測無損檢測技術(shù)是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谒鸬膶崧暪怆姶诺确磻?yīng)的變化，來探測各種工程材料零部件結(jié)構(gòu)件等內(nèi)部和表面缺陷，并對缺陷的類型性質(zhì)數(shù)量形狀位置尺寸分布及其變化做出判斷和評價(jià)。1、研究背景與意義3LOGO1、研究背景與意義V無損檢測國內(nèi)外現(xiàn)狀（1）新的檢測技術(shù)。逐步出現(xiàn)了多頻渦流檢測技術(shù)、遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)、脈沖渦流檢測技術(shù)、衍射聲時(shí)（TOFD）技術(shù)。（2）復(fù)合檢測。單一的無損檢測手段存在固有的局限性，為了實(shí)現(xiàn)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(xiàn)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(fù)合無損檢測技術(shù)，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(shù)據(jù)，建立無損檢測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)針對不同檢測方法實(shí)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，提高產(chǎn)品再制造效率；同時(shí)在曲軸方面，為廢舊曲軸的可再制造性評價(jià)提供數(shù)據(jù)支持；為再制造曲軸的壽命評估提供依據(jù)；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(shù)數(shù)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(shù)6LOGO（2）曲軸的工況計(jì)算及運(yùn)動學(xué)分析WD615曲軸為直列六鋼發(fā)動機(jī)曲軸，點(diǎn)火順序?yàn)?53624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(jù)動力學(xué)分析可知，曲軸運(yùn)行中所承受的力包括連桿軸承作用力、主軸承支承力、外負(fù)載的扭矩反力、轉(zhuǎn)動慣性力和重力。連桿軸承的最大作用力是發(fā)生在氣缸爆發(fā)作功時(shí)，即曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行至上止點(diǎn)附近時(shí)，此時(shí)曲軸所受的應(yīng)力最大，變形也最大。因此取曲軸的第一缸爆炸時(shí)曲軸所受的壓力最大，故為減少計(jì)算量，此處只采用第一缸爆發(fā)作功時(shí)的工況進(jìn)行計(jì)算曲軸的靜力強(qiáng)度，此時(shí)曲軸的轉(zhuǎn)角給處轉(zhuǎn)角見表，曲軸連桿軸頸作用力大小見表2，7LOGO當(dāng)?shù)谝桓妆l(fā)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(shù)名稱符號數(shù)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(biāo)定轉(zhuǎn)速N2200R/MIN曲軸旋轉(zhuǎn)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(diǎn)的曲柄組質(zhì)量MD7614KG最大爆壓壓力PG54MPA曲軸箱內(nèi)氣體壓力P001MPA表22曲軸動力計(jì)算參數(shù)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(shí)際工況，模型計(jì)算就越準(zhǔn)確。假定連桿軸承作用力沿軸頸圓周120角范圍內(nèi)按余弦規(guī)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(wǎng)格單元類型的選擇和網(wǎng)格劃分的方法在一定程度上決定了求解問題的計(jì)算精度。此處選擇二階實(shí)體四面體單元，即選擇高級網(wǎng)格品質(zhì)。為達(dá)到計(jì)算求解的精度而又避免網(wǎng)格劃分過細(xì)導(dǎo)致計(jì)算量過大，在劃分網(wǎng)格時(shí)在過渡圓角面上和軸頸面上應(yīng)用網(wǎng)格控制，單元大小值分別為5MM和55MM，比率值為15，網(wǎng)格器選擇標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，整體單元大小值為12MM，公差值為06MM12LOGO（5）運(yùn)行SIMULATION,分析曲軸應(yīng)應(yīng)力集中部位13LOGO超聲檢測利用材料本身或內(nèi)部缺陷的聲學(xué)性質(zhì)非破壞性地探測材料內(nèi)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(xì)現(xiàn)象而進(jìn)入表面開口的缺陷，通過顯像來進(jìn)行質(zhì)量檢測和部件探傷渦流檢測在交變磁場之中導(dǎo)體受電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流，由導(dǎo)體自身電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸和缺陷等的變化導(dǎo)致感應(yīng)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(nèi)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(xì)現(xiàn)象將一根很細(xì)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(nèi)上升，使管內(nèi)的液面高于容器的液面。如果液體不能潤濕管子，管內(nèi)的液面就會低于容器的液面。2、潤濕現(xiàn)象液體與固體交界處有兩種現(xiàn)象第一種現(xiàn)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(xiàn)象是液體各個(gè)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(nèi)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(fā)射16LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器在滲透檢測中，采用FC100系列長波紫外燈，該設(shè)備為美國SPECTRONICS公司原裝進(jìn)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(zhèn)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(chǎn)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(fā)熒光，故需選擇合適的濾光片，該設(shè)備采用2F985濾色片。曲軸表面損傷檢測試驗(yàn)滲透檢測17LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)試驗(yàn)步驟預(yù)清洗滲透去除表面多余滲透液干燥檢驗(yàn)18LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)圖42曲軸熒光顯示結(jié)果圖43對比試塊熒光缺陷顯示試驗(yàn)結(jié)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(fù)合檢測的表面檢測理論可行。19LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)曲軸內(nèi)部損傷檢測試驗(yàn)超聲相控陣檢測實(shí)驗(yàn)儀器在試驗(yàn)中采用的是以色SONOTRONNDT公司生產(chǎn)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(guī)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(tǒng)平臺，內(nèi)置鼠標(biāo)鍵盤，方便記錄設(shè)置參數(shù)。此探測儀配備032的單/雙晶探頭。20LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)探頭規(guī)格根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)JB/T79131995超聲波檢測用鋼制對比試塊的制作與校驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)試塊、技術(shù)條件21LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)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(fù)合無損檢測試驗(yàn)試驗(yàn)步驟開機(jī)儀器自檢打開“檢測”“專項(xiàng)高級檢測”“焊縫高級檢測”，設(shè)置試驗(yàn)基礎(chǔ)參數(shù)參數(shù)名稱單位數(shù)值聲程MM100聲速M(fèi)/S5290顯示延遲US1724抑制0激發(fā)模式單/雙單晶脈沖寬度NS100激發(fā)等級8激發(fā)頻率HZ1600濾波器狀態(tài)激活/關(guān)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(guān)激活/關(guān)閉激活門位AMM40門寬AMM30門高A2023LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)試驗(yàn)步驟獲取角度增益補(bǔ)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(fù)檢測，獲得試塊的增益補(bǔ)償在曲軸上進(jìn)行油孔損傷檢測在對曲軸進(jìn)行模擬油孔檢測，通過在石塊上獲取的角度增益補(bǔ)償曲線，對曲軸進(jìn)行扇形掃描探傷。圖45角度增益補(bǔ)償曲線圖46缺陷回波和尾波24LOGO4、曲軸復(fù)合無損檢測試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果掃描圖可以看出，在紅色區(qū)域內(nèi)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(yàn)探測結(jié)果準(zhǔn)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(diǎn)為探測到油孔損傷25LOGO結(jié)構(gòu)功能概述無損檢測的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)就是面向不同工件的一個(gè)集超聲、滲透、射線、磁粉檢測數(shù)據(jù)記錄為一體的數(shù)據(jù)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(guān)鍵的檢測信息和檢測標(biāo)準(zhǔn)，存入數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行統(tǒng)一管理。無損檢測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是結(jié)合ECLIPSE軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)而來。ECLIPSE是一個(gè)開放源代碼的、基于JAVA的可擴(kuò)展開發(fā)平臺。就其本身而言，它只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。幸運(yùn)的是，ECLIPSE附帶了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的插件集，包括JAVA開發(fā)工具（JAVADEVELOPMENTKIT，JDK）圖51JAVA系統(tǒng)開發(fā)軟件26LOGO系統(tǒng)需求分析及系統(tǒng)工作流程圖52無損管理系統(tǒng)流程圖27LOGO28LOGO界面功能模塊介紹29LOGO應(yīng)用實(shí)例曲軸滲透檢測的數(shù)據(jù)管理在第4部分曲軸的滲透實(shí)驗(yàn)中的主要檢測參數(shù)及信息如下實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)JB/T47302006合格等級II檢測比例2730LOGO31LOGO材料編號規(guī)格滲透液種類顯象方法檢測標(biāo)準(zhǔn)42GEMOA合金鋼水洗型熒光滲透液干氏顯像法JB/T4730委托單位報(bào)告編號設(shè)備名稱設(shè)備編號工件名稱山東大學(xué)001FC100紫外燈001WD615系列曲軸再點(diǎn)擊“確定”按鈕后，在系統(tǒng)中將會生成如下的一條“記錄”32LOGO曲軸的有限元分析復(fù)合無損檢測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)6、總結(jié)與展望通過計(jì)算曲軸的動力學(xué)參數(shù)，并且運(yùn)用SOLIDWORKS對曲軸做有限元分析，確定了曲軸的應(yīng)力集中部位在爆發(fā)點(diǎn)處，曲軸軸頸R角部位容易發(fā)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(jù)。通過滲透檢測與超聲相控陣檢測結(jié)合的方式對曲軸表面及內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，復(fù)合檢測在原有單一基礎(chǔ)上提高了檢測準(zhǔn)確度，彌補(bǔ)了單一檢測方式的不足。開發(fā)面向多種檢測方式同意管理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，為復(fù)合檢測的