巴氏合金軸承瓦的超聲檢測方法

應用

 

檢測巴氏合金軸承瓦與鋼制或青銅制軸承殼之間的粘接情況，并對軸承瓦的厚度進行測量。

背景

巴氏合金出現于1839年，是一種錫或鉛，加上銅和銻的合金，通常用于制造摩擦軸承中滾珠的接觸面，因為這種合金的摩擦系數低，而且具有非常好的承重和潤滑性能，以及防刮擦的特點。巴氏合金軸承一般是將一層相對較薄的巴氏合金鑄造在鋼殼或青銅殼之上，以使軸承獲得應有的結構強度。巴氏合金軸承瓦與鋼殼或青銅殼之間的粘接質量是保證軸承性能的關鍵，而且巴氏合金層的厚度通常也是需要注意的問題。如果巴氏合金層的厚度大于約0.2毫米，則可以輕而易舉地使用超聲探傷儀對巴氏合金層的粘接情況進行檢測，并測量其厚度。

設備

大多數奧林巴斯探傷儀都可以用于這類檢測，其中包括EPOCH?6LT、EPOCH 1000和EPOCH 650儀器。在檢測中可以使用所選的接觸探頭或延遲塊探頭，如下所述。

檢測程序

(a) 從軸承的外側表面進行粘接檢測
如果可以接觸到軸承殼的外側表面，且軸承殼與軸承瓦的內壁呈同心狀態，則簡單的檢測方法是使用一個小接觸探頭從外側表面進行檢測，所使用探頭的頻率范圍一般為10 MHz到2.25 MHz。通常所選擇的探頭包括V112-RM（10 MHz）、V110-RM（5 MHz）和V106-RM（2.25 MHz）。如果軸承瓦的粘接情況良好，則軸承殼與軸承瓦的邊界會反射一個小回波，后面會跟隨一個來自軸承瓦內壁的較大的回波。如果軸承瓦處于脫粘狀態，則只有軸承殼的內側表面會反射一個大回波。
下面的波形圖表明在使用一個V112-RM接觸探頭檢測2毫米厚的巴氏合金軸承瓦與17.75毫米厚的鋼制軸承殼之間的粘接情況時而獲得的典型信號響應。在左側的波形圖中，藍色閘門中的一個回波跟隨著紅色閘門中的小負極回波出現，表明合格的粘接情況。在右側的波形圖中，紅色閘門中出現一個非常大的負極回波，而藍色閘門中沒有回波，表明脫粘的情況。

      

粘接合格時的典型波形                                                    脫粘時的典型波形

(b) 從軸承的內側表面進行粘接檢測
還可以使用小直徑延遲塊探頭對軸承瓦的粘接情況進行檢測。一般來說，探頭的寬帶延遲塊應該為曲面，而且需要貼附在軸承瓦內壁的曲面上，以獲得的耦合效果。探頭的頻率范圍為20 MHz（檢測低于0.5毫米的非常薄的巴氏合金層）到2.25 MHz（檢測等于或大于5毫米的厚巴氏合金層）。通常所選擇的探頭包括帶有曲面延遲塊的V208-RM（20 MHz）、V202-RM（10 MHz）、V206-RB（5 MHz）和V207-RB（2.25 MHz）探頭。這種檢測基于回波的相位和波幅做出判斷。如果巴氏合金層處于粘接狀態，則會從軸承瓦和軸承殼的邊界處反射一個正極回波。如果巴氏合金層處于脫粘狀態，則會出現一個波幅明顯增大的負極回波。這種波形的差異是由于兩種金屬相對的聲阻抗造成的。下面的波形圖表明在使用一個V202-RM延遲塊探頭從鋼制軸承殼內的2毫米巴氏合金軸承瓦的內側進行檢測時得到的典型的信號響應。在左側的波形圖中，閘門內的小正極回波粘接的狀態。在右側的波形圖中，一個更大的負極回波后面跟隨著多個反射信號，表明脫粘的情況。

    

粘接合格時的典型波形                                                        脫粘時的典型波形

(c) 巴氏合金層厚度的測量
巴氏合金層的厚度可以從其外壁或內壁進行測量。厚度測量所使用的探頭與粘接檢測所使用的探頭相同，而且可以使用同一個探頭同時完成粘接檢測和厚度測量。下面的波形圖表明從軸承的內壁進行的典型的厚度測量。請注意：巴氏合金非常軟，作為一種金屬，其聲速非常慢：錫基巴氏合金一般約為3350 m/s，鉛基巴氏合金一般約為2285 m/s。

巴氏合金層厚度的測量