CN103383367A

CN103383367A - 扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法

Info

Publication number: CN103383367A
Application number: CN2013102935485A
Authority: CN
Inventors: 孔令超; 安荣�; 张威; 田艳红
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2013-11-06

Abstract

扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，涉及一种缺陷检测方法，尤其涉及一种无损缺陷检测工件浅表裂纹的方法。所述方法步骤如下：在待测试件正面上方分别设置有一激光器和红外热像仪；将一大功率激光束快速在试件正面上扫描出一条直线；在热像仪内设置一条与激光扫描线平行的测量线，同时检测此处的温升曲线，检测最高值，根据最高值判断激光扫描线与测量线之间工件是否有裂纹。本方法应用面广阔，不仅对工件上的浅表裂纹有较高的检出率，在实验数据的支持下，可根据线温低温点的温差来确定裂纹的深浅，由此可绘出裂纹的三维图。本检测方法简便直观，无损，检测过程无需中间介质，对工件无不良影响，检测结果直观准确。

Description

扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法

技术领域

本发明涉及一种缺陷检测方法，尤其涉及一种无损缺陷检测工件浅表裂纹的方法。

背景技术

机器零部件中最常见的缺陷是裂纹、气孔、夹渣等。缺陷产生的原因是多种多样的，主要有以下几种：

第一，在制造阶段由原材料产生的缺陷；

第二，加工制造阶段产生的缺陷；

第三，设备在使用中发生的缺陷。

检查这些缺陷通常使用无损检测法，可是，要想判断这些缺陷是有害还是无害都相当困难。一旦产生漏判，就会对生产安全运行造成很大威胁和严重后果。

现有缺陷技术主要有如下几种方法：

1、涡流检测法

此法是利用涡流裂纹探测器进行的。其原理是探测器接触裂纹时，使探测器线圈的阻抗减弱而取得电压上的变化，即在仪器刻度盘上显示出相应数值或发出报警声。同样还能利用涡流法来测量裂纹的深度值。此方法对非金属及非铁磁性金属无法检测。

2、射线探测法

在设备监测中，常用易于穿透物质的χ、γ射线。当射线在穿透物体过程中，由于受到吸收和散射，使强度减弱，其衰减的程度与物体厚度、材料的性质及射线的种类有关，因此当物体有气孔等体积缺陷时，射线就容易通过。反之，若混有吸收射线的异物夹杂时，射线就难以通过。用强度均匀的射线照射所检测的物体，使透过的射线在照像底片上感光，通过对底片的观察来确定缺陷种类、大小和分布状况，按照相应的标准来评价缺陷的危害程度。但此法费用较高，对操作者有危害。

3、超声波探伤法

此法是利用发射的高频超声波（1～10MHz）射入到被检测物的内部，如遇到内部缺陷则一部分入射的超声波在缺陷处被反射或衰减，然后经探头接收后再放大，由显示的波形来确定缺陷的部位及其大小，再根据相应的标准来评定缺陷的危害程度。此方法需中间介质，检测技术要求高，对缺陷形貌描绘精度差。

发明内容

针对现有表面检测裂纹技术存在对浅表微裂纹难以准确检测的缺陷，本发明提供一种扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法。

本发明的扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法步骤如下：

在待测试件正面上方分别设置有一激光器和红外热像仪；将一大功率激光束快速在试件正面上扫描出一条直线；在热像仪内设置一条与激光扫描线平行的测量线，同时检测此处的温升曲线，检测最高值，根据最高值判断激光扫描线与测量线之间工件是否有裂纹。

本方法具有以下优点：

1、本方法应用面广阔，金属、非金属、复合材料等皆适用，只需调整相应的激光和测量参数。

2、本检测方法不仅对工件上的浅表裂纹有较高的检出率，在实验数据的支持下，可根据线温低温点的温差来确定裂纹的深浅，由此可绘出裂纹的三维图。

3、本检测方法简便直观，无损，检测过程无需中间介质，对工件无不良影响，检测结果直观准确。

4、本方法与“点阵式热传导测温无损裂纹检测法”相比优点是检测效率大幅提高，但同等条件下相对所需激光器功率要大。

附图说明

图1为本发明的浅表裂纹检测方法示意图，其中1：待测试件，2：激光器，3：红外热像仪，2-1：激光扫描线，3-1：红外测温线；

图2为浅表裂纹检测原理示意图，其中1：待测试件，2-1：激光扫描线，3-1：红外测温线，4：第一次检测区，5：第二次检测区，6：第三次检测区，7：浅表裂纹；

图3为浅表裂纹检测温度显示曲线示意图（第一次检测区）；

图4为浅表裂纹检测温度显示曲线示意图（第二次检测区）；

图5为浅表裂纹检测温度显示曲线示意图（第三次检测区）；

图6为通过温度曲线形状还原裂纹形状原理示意图，3-1-1：第n₁次测量位置，3-1-2：第n₂次测量位置，3-1-3：第n₃次测量位置，3-1-4：第n₄次测量位置，3-1-5：第n₅次测量位置，3-1-6：第n₆次测量位置，3-1-7：第n₇次测量位置；

图7为第n₁次测量的测温曲线；

图8为第n₂测量的测温曲线；

图9为第n₃测量的测温曲线；

图10为第n₄测量的测温曲线；

图11为第n₅测量的测温曲线；

图12为第n₆测量的测温曲线；

图13为第n₇测量的测温曲线；

图14为根据图7-13绘制的工件裂纹检测图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明的扫描式热传导线温裂纹检测法，步骤如下：

如图1所示，在待测试件1正面上方分别设置有一激光器2和红外热像仪3；将一大功率激光束快速在试件正面上扫描出一条直线；在红外热像仪3内设置一条与激光扫描线2-1平行的红外测量线3-1，同时检测此处的线温温升曲线，检测最高值。

针对工件情况不同，其所需功率也不同，最根本的要求是要在1秒之内，使工件被扫描处温升最高要达到高于室温20-200℃，过低的温升会检测精度的下降，导致微小裂纹的漏检。

当激光扫描线与测量线之间工件无裂纹时，其热传导良好均匀，其线温曲线温升均匀正常，当激光扫描线与测量线之间工件有裂纹时，由于热传导受阻，因此其线温曲线不再是一条直线，由于裂纹的阻碍，在其相对应的位置上，会出现低温点。如图2-14所示。将工件划分为若干条扫描线，先用激光束在工件上试扫描，然后在热像仪视窗里工件上扫描线后n毫米处设一条测量线，检测完第一条线后，工件移动m毫米，接着进行第二条扫描、测量，在整个工件检测过程中，激光器的扫描线和热像仪的测量线相对位置保持不变。依次扫描并检测各条线温并记载，连接各条线温低温点位置即可绘出工件裂纹检测图。测量线与扫描线之间的距离长，扫描次数少，效率高，视工件检测要求高低而定，一般也可先大距离粗检，发现线温异常后再细检，即缩短间距，在异常区重复检测。为防止有完全垂直与扫描线的裂纹漏检，需将工件旋转90度，再重复上述扫描检测过程即可。

线性温度测量是现有中高端热像仪普遍拥有的一项功能，一字线激光器是可以发射出一条均匀直线的激光器。本方法中激光器可采用一般激光器，也可采用大功率一字线激光器，一字线激光器与一般激光器发射一个点不同的是可以发射出一条均匀直线的激光器，无需扫描。热像仪一般需中高端热像仪，其实时热图帧频在30赫兹以上，帧频越高，像素越高，其检测精度越高。

Claims

1.扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，其特征在于所述激光器为一般激光器或一字线激光器。

3.根据权利要求1所述的扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，其特征在于所述热像仪为中高端热像仪，其实时热图帧频在30赫兹以上。

4.根据权利要求1所述的扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，其特征在于所述检测过程中，将工件划分为若干条扫描线，依次扫描并检测各条线温并记载，连接各条线温低温点位置即可绘出工件裂纹检测图。

5.根据权利要求4所述的扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，其特征在于在整个工件检测过程中，激光器的扫描线和热像仪的测量线相对位置保持不变。

6.根据权利要求1或4所述的扫描式热传导线温检测工件浅表裂纹的方法，其特征在于所述工件裂纹缺陷判断方法如下：当激光扫描线与测量线之间工件无裂纹时，其线温曲线为一直线；当激光扫描线与测量线之间工件有裂纹时，其线温曲线不是一条直线，在裂纹相对应的位置上出现低温点。