CN108008007A - 铝合金铸锭探伤设备及探伤方法 - Google Patents

铝合金铸锭探伤设备及探伤方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金铸锭探伤设备及探伤方法，属于铝合金铸锭探伤领域，包括在地面轨道上设置与之滑动配合的移动车架、在移动车架上设置与之滑动配合的移动悬挂臂以及在移动悬挂臂上设置悬浮于被检铝锭上表面上方的光感传感器和检测***，检测***由沿地面轨道延伸方向从远离移动车架一端向靠近移动车架一端依次分布的第一测量单元、第二测量单元、第三测量单元组成。本发明突破现有超声设备对材料厚度的限制，可对大型铝合金铸锭的上表面、近区以及中、远区进行全方位探测，并为高端铝合金的生产制作奠定了良好的基础。

Description

铝合金铸锭探伤设备及探伤方法
技术领域
本发明属于铝合金铸锭探伤技术领域，具体涉及一种铝合金铸锭探伤设备及探伤方法，用于铣面后的铝合金扁铸锭的内部缺陷检测。
背景技术
超声探伤作为无损检测的一种方式，是在不破坏工件的情况下，用来判定被检测工件是否存在缺陷，其在铝合金探伤领域也有着越来越广泛的应用。但现有超声探伤设备通常采用具有非常有限的晶片数量的压电超声探头来产生超声波，这种压电超声探头由原本的设计决定只能朝一个固定方向产生的超声波，这很可能会导致铸锭内部与超声波声束平行的深度方向缺陷漏检，且其应用限制在厚度方面，因此多应用于板材、卷材检测(厚度＜260mm)，无法对铝合金大铸锭(厚度大于400mm)进行检测。同时，在进行超声检测时，由于铸件具有晶粒粗大、组织不均匀的特点，导致超声散射增大，声能损失严重，使铸件的可探测厚度减小；而粗糙的铸锭表面对超声的散射也会形成杂波信号，这些干扰信号可能会妨碍缺陷信号的识别，另外粗糙的表面使耦合变差，也造成了铸件检测灵敏度较低。还有，由于超声波在发射的时候，是一个高压脉冲，并且脉冲结束后，换能器会有一段时间的余震，在这个时间段内，超声波的回波信号没有办法与发射信号区分，也就没有办法测距，因此超声波检测不可避免的会存在检测盲区。
鉴于以上铸件给超声检测带来的不利影响，目前国内的工业检测领域，无损超声检测主要用于高端板材、棒材、管材的成品检测，属于末端工序的质量控制手段，很少应用于铸件的探伤，即便对铸件进行探伤，通常检测灵敏度也都较低，检测厚度也较小。但随着社会经济的进步，铝合金行业发展迅速，高端铝合金的生产成为了亟需发展的课题，而铝合金铸锭质量的好坏对后续加工直至成品质量有着至关重要的影响，因此对铝合金大铸锭进行探伤检测成为高端铝合金行业所必要的手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝合金铸锭探伤设备及探伤方法，通过采用超声波压电相控阵涡流联合检测技术，实现了对铝合金铸锭的上表面、近区以及远区进行全面探测，再配合机器人以及自动程序即可实现铝合金大铸锭的自动检测。
为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种铝合金铸锭探伤设备及探伤方法，包括在地面轨道上设置与之滑动配合的移动车架、在移动车架上设置与之滑动配合的移动悬挂臂以及在移动悬挂臂上设置悬浮于被检铝锭上表面上方的光感传感器和检测***，光感传感器用于调整检测***与被检铝锭上表面间的高度，检测***由沿地面轨道延伸方向从远离移动车架一端向靠近移动车架一端依次分布用于探测被检铝锭上表面盲区的第一测量单元、用于探测被检铝锭中远区的第二测量单元、用于探测被检铝锭下表面/下亚表面深度方向和近表区的第三测量单元组成。
进一步，所述的第一测量单元为一个具有十六通道的涡流探头，所述的第二测量单元为一个具有六十四通道的相控阵探头，所述的第三测量单元包括两个具有十六通道的斜探头和一个具有三十二通道的近区探头。
进一步，所述探伤设备还包括在第一测量单元的四周分别设置的感应传感器。
进一步，所述的移动车架能沿被检铝锭的水平横向移动，所述的移动悬挂臂能沿被检铝锭的水平纵向移动。
进一步，所述的移动悬挂臂上设有用于分别控制第一测量单元、第二测量单元和第三测量单元竖直垂向移动的升降装置。
进一步，所述升降装置为气缸、液压缸或电液推杆中的一种。
进一步，所述探伤设备还包括有框架，框架可拆卸的连接于移动悬挂臂，光感传感器和升降装置安装于框架上。
进一步，所述移动悬挂臂采用机器人臂。
进一步，所述的地面轨道采用双导轨结构，所述的移动车架为龙门架。
本发明还提供利用上述的探伤设备实现探伤的方法，包括：利用光感传感器调整检测***与被检铝锭上表面间的高度；利用升降装置将检测***与被检铝锭上表面接触；利用感应传感器定位被检铝锭检测工位的起始零位、右侧横向边缘、后侧纵向边缘、左侧横向边缘和前侧纵向边缘；利用移动车架的纵向移动和移动悬挂臂的横向移动相结合，实现检测***在整个被检铝锭上以矩形波式行走路线完成探伤。
本发明的有益效果是：利用本铝合金铸锭探伤设备及探伤方法投入到实际生产中，解决了铸锭表面存在检测盲区及深度方向缺陷漏检的问题，提高了铝合金扁铸锭的超声检测灵敏度及铸锭检测厚度。并对于高精尖产品的生产，通过检测，将不合格的铸锭提早剔除，提高了成品合格率，降低了生产成本，实现了生产自动化和数据化。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明铝合金铸锭探伤设备的结构立体示意图；
图2为本发明铝合金铸锭探伤设备的结构平面示意图；
图3为本发明铝合金铸锭探伤整个过程的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1、2、3，附图中的元件标号分别表示：地面轨道1、移动车架2、移动悬挂臂3、光感传感器4、第一测量单元5、第二测量单元6、第三测量单元7、感应传感器8、升降装置9、框架10、被检铝锭11；起始零位A、右侧横向边缘B、后侧纵向边缘C、左侧横向边缘D、前侧纵向边缘E。
如图1、2所示，实施例基本如附图所示：本实施例提供的铝合金铸锭探伤设备，为了降低粗糙的铸锭表面对检测带来的不利影响，被检铝锭要经过铣面加工，保证铝锭的上下表面粗糙度不大于Rt 5μm。其包括在地面轨道1上设置与之滑动配合的移动车架2、在移动车架2上设置与之滑动配合的移动悬挂臂3以及在移动悬挂臂3上设置悬浮于被检铝锭11上表面上方的光感传感器4和检测***，光感传感器4用于调整检测***与被检铝锭11上表面间的高度，检测***由沿地面轨道1延伸方向从远离移动车架2一端向靠近移动车架2一端依次分布用于探测被检铝锭11上表面盲区的第一测量单元5、用于探测被检铝锭11中远区的第二测量单元6、用于探测被检铝锭11下表面/下亚表面深度方向和近表区的第三测量单元7组成；第一测量单元5为一个具有十六通道的涡流探头，可探测被检铝锭上表面3mm盲区内的缺陷；第二测量单元6为一个具有六十四通道的相控阵探头，该相控阵探头采用了32个压电晶片，按一定的规则和时序用控制***4激发各个晶片单元，来调节控制声束聚焦点的位置和聚焦的方向，这样不仅可以检测到常规检测方法易于漏检的深度方向缺陷，还可保证在100～480mm厚度区域里Φ0.8mm平底孔的检测灵敏度；第三测量单元7包括两个具有十六通道的斜探头，用于探测被检铝锭11下表面/下亚表面深度方向缺陷，以及一个具有三十二通道的近区探头，同样通过控制声束聚焦点的位置和聚焦方向，保证3～120mm深度范围内的缺陷检测。采用上述方案，本探伤设备通过采用压电相控阵涡流联合检测方式，实现了480mm厚铸锭的全厚度覆盖检测；并消除超声波检测存在的上表面盲区，提高铝合金扁铸锭的超声检测灵敏度及铸锭检测厚度，检测出铸锭中易于漏检的深度方向缺陷，对于高精尖产品的生产，从铸锭源头进行严格筛选，提高成品合格率，实现生产自动化和数据化。
本实施例中的探伤设备还包括在第一测量单元6的四周分别设置的感应传感器8。可定位被检铝锭检测工位的起始零位A、右侧横向边缘B、后侧纵向边缘C、左侧横向边缘D和前侧纵向边缘E。
本实施例中的移动车架2能沿被检铝锭11的水平横向移动，移动悬挂臂3能沿被检铝锭11的水平纵向移动。通过移动车架的纵向移动和移动悬挂臂的横向移动相结合，可实现检测***在整个被检铝锭上以矩形波式行走路线完成探伤。
本实施例中的移动悬挂臂2上设有用于分别控制第一测量单元5、第二测量单元6和第三测量单元7竖直垂向移动的升降装置9。能够将检测***与被检铝锭上表面实现面接触，以完成探伤检测。优选的升降装置9为气缸；当然在不同的实施例中还可以采用液压缸或电液推杆中的一种。
本实施例中的探伤设备还包括有框架10，该框架10可拆卸的连接于移动悬挂臂2，光感传感器4和升降装置9安装于框架10上。能够简化安装，利于检测***的装配。
本实施例中的移动悬挂臂2采用机器人臂。机器人壁可完成水平的旋转和伸缩以及竖直的升降，灵活性强，便于探伤检测。
本实施例中的地面轨道1采用双导轨结构，移动车架2为龙门架。以增强本探伤设备的稳定可靠性。
本发明采用上述的探伤设备实现的探伤方法，具体包括：利用光感传感器4调整检测***与被检铝锭11上表面间的高度；利用升降装置9将检测***与被检铝锭11上表面接触；利用感应传感器8定位被检铝锭11检测工位的起始零位A、右侧横向边缘B、后侧纵向边缘C、左侧横向边缘D和前侧纵向边缘E；利用移动车架2的纵向移动和移动悬挂臂3的横向移动相结合，实现检测***在整个被检铝锭11上以矩形波式行走路线完成探伤。
结合图3所示，下面用于一个具体的实施步骤来详细的阐述说明：
1)、接收到检测指令后，移动车架2移动到被检铝锭11指定检测工位的起始零位A附近，通过安装于移动悬挂臂3上的光感传感器4测量检测***距被检铝锭上表面的距离，当检测***距被检铝锭上表面的距离足够接近时，其第一测量单元5的升降装置9下降，以保证第一测量单元的涡流探头和被检铝锭上表面的良好面接触。
2)、通过移动悬挂臂3和移动车架2带动第一测量单元寻找起始零位A，当位于第一测量单元右边和前端的两个感应传感器8信号都消失时，说明第一测量单元已经到达了被检铝锭的起始零位A，且第一测量单元开启耦合水打湿被检铝锭上表面，检测过程开始。
3)、移动悬挂臂将第一测量单元沿被检铝锭右侧横向边缘B移动，直到安装在第一测量单元后端的感应传感器探测到被检铝锭的后侧纵向边缘C，***开始计算被检铝锭的实际宽度信息。
4)、通过移动车架带动第一测量单元沿被检铝锭后侧纵向边缘C步进移动一定距离，接着通过一定悬挂臂带动第一测量单元沿被检铝锭横向第二次扫描整个被检铝锭宽度，直到到达被检铝锭的前侧纵向边缘E。
5)、通过移动车架带动第一测量单元沿被检铝锭的前侧纵向边缘E再次步进移动一定距离，此时第二测量单元6正好到达被检铝锭的起始零位A，第二测量单元被升降装置下降到被检铝锭的上表面，且耦合水开启，第二测量单元开始检测。
6)、通过移动悬挂臂将第一测量单元和第二测量单元沿被检铝锭的横向移动，直到到达被检铝锭的后侧纵向边缘C。
7)、通过移动车架带动检测***沿被检铝锭后侧纵向边缘C步进移动一定距离，沿横向第四次扫描整个铸锭宽度，直到到达被检铝锭的前侧纵向边缘E。
8)、通过移动车架带动检测***沿被检铝锭的前侧纵向边缘E再次步进移动一定距离，此时第三测量单元7整好到达被检铝锭的起始零位A，第三测量单元被升降装置下降到被检铝锭上表面，且耦合水开启，第三测量单元开始检测。
9、重复上述的检测过程，直到安装在第一测量单元最左侧的感应传感器探测到被检铝锭的左侧横向边缘D，此时***自动计算被检铝锭的实际长度信息。
10、直到所有探头逐一完成被检铝锭的检测，检测过程结束。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.铝合金铸锭探伤设备，包括在地面轨道(1)上设置与之滑动配合的移动车架(2)，其特征在于，还包括在移动车架上设置与之滑动配合的移动悬挂臂(3)以及在移动悬挂臂上设置悬浮于被检铝锭(11)上表面上方的光感传感器(4)和检测***，光感传感器用于调整检测***与被检铝锭上表面间的高度，检测***由沿地面轨道延伸方向从远离移动车架一端向靠近移动车架一端依次分布用于探测被检铝锭上表面盲区的第一测量单元(5)、用于探测被检铝锭中远区的第二测量单元(6)、用于探测被检铝锭下表面/下亚表面深度方向和近表区的第三测量单元(7)组成。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述的第一测量单元为一个具有十六通道的涡流探头，所述的第二测量单元为一个具有六十四通道的相控阵探头，所述的第三测量单元包括两个具有十六通道的斜探头和一个具有三十二通道的近区探头。
3.根据权利要求1所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述探伤设备还包括在第一测量单元的四周分别设置的感应传感器(8)。
4.根据权利要求1所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述的移动车架能沿被检铝锭的水平横向移动，所述的移动悬挂臂能沿被检铝锭的水平纵向移动。
5.根据权利要求1所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述的移动悬挂臂上设有用于分别控制第一测量单元、第二测量单元和第三测量单元竖直垂向移动的升降装置(9)。
6.根据权利要求5所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述升降装置为气缸、液压缸或电液推杆中的一种。
7.根据权利要求6所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述探伤设备还包括有框架(10)，框架可拆卸的连接于移动悬挂臂，光感传感器和升降装置安装于框架上。
8.根据权利要求1所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述移动悬挂臂采用机器人臂。
9.根据权利要求1所述的铝合金铸锭探伤设备，其特征在于，所述的地面轨道采用双导轨结构，所述的移动车架为龙门架。
10.铝合金铸锭探伤方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的探伤设备，所述的探伤方法包括：利用光感传感器调整检测***与被检铝锭上表面间的高度；利用升降装置将检测***与被检铝锭上表面接触；利用感应传感器定位被检铝锭检测工位的起始零位(A)、右侧横向边缘(B)、后侧纵向边缘(C)、左侧横向边缘(D)和前侧纵向边缘(E)；利用移动车架的纵向移动和移动悬挂臂的横向移动相结合，实现检测***在整个被检铝锭上以矩形波式行走路线完成探伤。
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