一種金屬零部件裂紋無損檢測方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明是關于一種裂紋無損檢測方法與裝置，特別是關于一種金屬零部件表面及 淺層裂紋無損檢測方法與裝置。
【背景技術】
[0002] 金屬裂紋作為零部件失效的常見形式，會使得零部件強度及可靠性迅速下降。為 了保障設備的安全運行，需要及時判斷零部件的損傷情況并采用相應的修復措施。此外，對 于已修復的損傷零部件，也需要合理的機制評判修復效果。裂紋無損檢測方法因其非破壞 性及可靠性在航空工業、航天工業、軍事工業及民用工業中具有廣泛的應用價值。
[0003] 目前已應用的裂紋無損檢測方法主要有磁粉檢測、滲透檢測、禍流檢測、射線檢測 及超聲波檢測等。對W往的裂紋無損檢測方法而言，干擾因素較多、處理過程較為繁瑣，技 術要求、評判標準較為復雜且容易受到零部件材料種類的限制。對某些檢測技術而言會產 生較高的檢測成本甚至會對檢測人員的安全造成一定的影響。
[0004] 如圖1所示，當電流在流經裂紋損傷零部件時，因無法順利穿過其中的裂紋面而 在裂紋尖端處聚集并形成電流密度值較高的電流場，即在裂紋尖端處產生繞流效應。同時 由于焦耳熱的作用，相對于零部件其它位置而言，在裂紋尖端處產生了更多的熱量并造成 了更高的溫升。在該種情況下若能夠采用適當的方法表征溫升的差異現象，即可判斷出零 部件的損傷情況。
【發明內容】
[0005] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種金屬零部件表面及淺層裂紋無損檢測方 法與裝置，其利用電流繞流效應在裂紋損傷部位實現不均勻的溫升并利用紅外熱成像儀捕 捉溫升差異現象，借此判斷是否存在裂紋損傷。
[0006] 為實現上述目的，本發明采取W下技術方案；一種金屬零部件裂紋無損檢測方法， 其包括W下步驟；1)將待檢測零部件兩端連接上直流電源，紅外熱成像儀的紅外鏡頭對著 待檢測零部件；2)根據待檢測零部件尺寸、材料屬性及裂紋損傷存在的位置選定待檢測零 部件所受直流電的時間和大小，并進行通電；3)當待檢測零部件通電完成后，通過紅外熱 成像儀觀察成像，若所成圖像為同一顏色說明待檢測零部件不存在裂紋；若所成圖像為不 同顏色說明待檢測零部件存在裂紋。
[0007] 所述步驟2)中，待檢測零部件尺寸為橫截面積S;材料屬性包括丫為待檢測零 部件的電阻率、C為待檢測零部件的比熱和P為待檢測零部件的密度；裂紋損傷存在的位 置包括表面和淺層裂紋，且淺層為在距離金屬零部件表面4mm深度范圍內；待檢測零部件 基體溫升與所受電流大小和時間的關系如下：= ，其中，AT為溫升；I為待檢測 CpS~ 零部件所受的電流值；丫為待檢測零部件的電阻率；t為待檢測零部件所受電流的時間；C為待檢測零部件的比熱；P為待檢測零部件的密度；S為待檢測零部件的橫截面積，且S < 400mm2。
[000引一種金屬零部件裂紋無損檢測裝置，其特征在于：它包括可控時間的直流電輸出 電路和紅外熱成像儀；所述可控時間的直流電輸出電路為待檢測零部件提供電流值可變的 直流電；所述紅外熱成像儀的紅外鏡頭對著待檢測零部件，用于獲取待檢測零部件中溫升 的差異現象形成熱成像圖像；待檢測零部件通電完成后，通過所述紅外熱成像儀觀察成像， 若所成圖像為同一顏色說明待檢測零部件不存在裂紋；若所成圖像為不同顏色說明待檢測 零部件存在裂紋。
[0009] 所述可控時間的直流電輸出電路包括動合按鈕、接觸器、時間繼電器和直流電輸 出裝置；所述動合按鈕用于控制所述可控時間的直流電輸出電路的開啟和關閉；所述接觸 器用于控制所述可控時間的直流電輸出電路通斷，其包括接觸器線圈、第一接觸器動合觸 點和第二接觸器動合觸點；所述時間繼電器用于控制所述可控時間的直流電輸出電路延時 斷開，其包括時間繼電器線圈和時間繼電器動斷觸點；所述直流電輸出裝置為待檢測零部 件提供可調大小的直流電，直流電可使得待檢測零部件獲得溫升；所述可控時間的直流電 輸出電路包括連接電源的兩個并聯支路；第一個支路由兩個并聯電路串聯而成，其中一個 并聯電路為所述動合按鈕為一路，所述第一接觸器動合觸點和所述時間繼電器動斷觸點串 聯為一路，形成一個并聯電路；另一個并聯電路為所述接觸器線圈和所述時間繼電器線圈 之間并聯；第二個支路為所述第二接觸器動合觸點；兩個支路的輸出端共同連接所述直流 電輸出裝置的一端輸入端，連接所述直流電輸出裝置的另一端輸入端連接電源；所述直流 電輸出裝置的兩個輸出端電連接待檢測零部件的兩端；所述紅外熱成像儀的紅外鏡頭待檢 測零部件；設定所述時間繼電器動斷觸點的延時斷開時間后；按下所述動合按鈕，所述接 觸器線圈和所述時間繼電器線圈中有電流通過，所述第一接觸器動合觸點與所述第二接觸 器動合觸點閉合，所述可控時間的直流電輸出電路構成回路，所述直流電輸出裝置開始工 作；同時，由于所述時間繼電器線圈也通電，因此使得所述時間繼電器動斷觸點開始啟動； 在所述時間繼電器動斷觸點達到延時斷電時間后，所述時間繼電器動斷觸點斷開；所述時 間繼電器動斷觸點斷開后，所述接觸器線圈中不再有電流通過，所述第一接觸器動合觸點 與所述第二接觸器動合觸點斷開，此時電路不再構成回路，所述直流電輸出裝置停止工作， 從而形成所述時間繼電器動斷觸點的延時斷開時間即為所述直流電輸出裝置的工作時間； 通過紅外熱成像儀觀察成像，若所成圖像為同一顏色說明待檢測零部件不存在裂紋；若所 成圖像為不同顏色說明待檢測零部件存在裂紋。
[0010] 在電源和所述動合按鈕之間設置一第一烙斷器，在電源的另一端和所述直流電輸 出裝置之間設置一第二烙斷器，二者的加入形成所述可控時間的直流電輸出電路的短路保 護功能。
[0011] 在所述第二烙斷器和所述直流電輸出裝置之間連接一動斷按鈕，且其為常閉的， 用于保護所述可控時間的直流電輸出電路W及操作人員的安全。
[0012] 本發明由于采取W上技術方案，其具有W下優點；1、本發明由于只是針對待檢測 零部件進行限時通電，并通過紅外熱成像儀觀測所成圖像的溫升變化，溫升均勻的即沒有 裂紋，溫升不均勻的有裂紋。因此，整個過程中不會對零部件機體性能產生不良影響或引入 不潔雜質，操作簡便易行，所需處理時間短暫且簡單；評判標準只需要觀察熱成像結果是否 顯示均勻的溫度場，即測試結果易于分析。2、本發明由于只是采用可W導電的金屬零部件， 并沒有對要求裂紋損傷程度及位置、材質、尺寸做限定，且測試環境要求比較小，因此干擾 因素較少，適應性廣泛。3、本發明由于利用繞流效應及焦耳熱效應，因此二者都是可W自動 在裂尖位置產生更高的溫升，易于準確地確定零部件裂紋損傷位置。鑒于W上理由，本發明 可W廣泛用于金屬裂紋的無損檢測領域。
【附圖說明】
[0013] 圖1是繞流效應原理不意圖
[0014] 圖2是本發明的結構示意圖
[0015] 圖3是本發明的試驗舉例說明圖
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0017] 如圖2所示，本發明裝置包括可控時間的直流電輸出電路1和紅外熱成像儀2。 [001引可控時間的直流電輸出電路1包括動合按鈕11、接觸器12、時間繼電器13和直流 電輸出裝置14。
[0019] 動合按鈕11用于控制可控時間的直流電輸出電路1的開啟。
[0020] 接觸器12用于控制可控時間的直流電輸出電路1通斷，其包括接觸器線圈121、第 一接觸器動合觸點122和第二接觸器動合觸點123。
[0021] 時間繼電器13用于控制可控時間的直流電輸出電路1延時斷開，其包括時間繼電 器線圈131和時間繼電器動斷觸點132。
[0022] 直流電輸出裝置14為待檢測零部件3提供可調大小的直流電，直流電可使得待檢 測零部件3獲得一定的溫升。上述直流電輸出裝置14采用可調電流值的直流電供電裝置， 故在此不做限定。