黄建明实战案例专栏 | 【案例41】滚轮轴的超声波检测方法

文章来源:微信公众号:航空无损检测
41 滚轮轴的超声波检测方法

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根据我们的经验看到这是由焊接引起的断裂,因为滚轮轴通常是要求很硬和耐磨损的材料制成,多数是通过淬硬和含碳量高的材料,含碳高和淬硬的材料在焊接后肯定容易产生裂纹,所以我们认为这种焊接的滚轮轴是不合理的结构,建议用户找厂家全部更换其它正确的设计。



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实战案例专栏 /   案例41

2008年香港某机动游戏机上的滚轮轴出现断裂事故,客户打电话来要求我们前去帮他们看看有什么无损检测的方法,把所有同类型的滚轮轴全面性地进行一次检测,以防止同类断裂事故再次发生。


我的同事陈先生到达现场后,看到客户把两个已断裂的滚轮轴和同一机组上拆卸下来的滚轮轴放在车间的地上,他详细询问客户使用状况,再查看已经断裂的滚轮轴断口和整体结构后,仔细查看已经断裂的滚轮轴断口,(见图1)这些滚轮轴结构是轴径Ø28.3mm全长104mm插入一块厚度约7.6mm的方形钢板中,并且在背面突出约4mm的部分进行TIG焊接而成一体。(见图2、3)


(图1 典型的断轴)

(图 2 滚轮轴正面形状)

(图 3 背面用TIG焊接的角焊缝)


根据他多年的经验很快他想出一个可行的NDT方法,他告诉客户可以用超声波检测,并把随身带来的超声波仪器拿出来准备进行检测。


他向客户要一个全新没用过的滚轮轴先进行测量调校仪器,然后再把这些拆卸下来的旧滚轮轴检测,用新旧对比法检测,很快就找出一些明显有裂纹的滚轮轴来。


之前在做的过程中感觉到新轴的材质与旧轴有点不同,为了保证检测更加可靠,他对客户说最好是同一批号的旧轴拿一个出来做个对比试块。


在客户同意后他到车间向工人借来手弓锯,把一个刚才超声波检测认为没有缺陷的旧滚轮轴拿出来,在滚轮轴与钢板交界处约82mm用锯上一个1mm深的锯口,然后用一个0°直探头直径Ø20mm 4.0MHz和Ø14mm 5.0MHz分别放在轴的顶端测试对比。(见图5)


(图 5 正常没有裂纹时的回波)


调试仪器灵敏度将1mm锯槽回波调节到80%FSH(见图6),之后用这灵敏度把全部取回来的滚轮轴进行检测(见图7)。


很快更清楚地分辨出有裂纹的滚轮轴出来,并且有了一个明确的参考标准。


同时客户看到这么多有裂纹的滖轮轴头痛了,一时间要全部更换货舱里可没有这么多的备用件,向制造厂家订购新滚轮轴也需要时间。


就问他有什么办法可以把裂纹的大小分别出来,大的严重的先更换,小的等新轴到了再更换。


很快想到一个很实际的办法,根据我们以前的经验用1毫米锯口回波调节到80%FSH来给于裂纹大小定量,用它做对比,用它来将裂纹尺寸分个级别,设定远远大于1毫米锯口回波的就选择必须更换,等于或小于的暂时不更换,哪些是没有裂纹的继续使用。


客户同意这个建议。


(图6 灵敏度设置)

(图 7 超声波检测中)


客户又提出要求可否在不全部拆卸的情况下现场检测?


因为游戏机是不能停的,陈先生到现场看到轴的端头有块盖板,在轴的中心有个螺孔,着客户拆除盖板后,他用这两种直探头测试,在完全拆卸的情况下用直径Ø20mm 4.0MHz检测的效果比Ø14mm 5.0MHz好些。


于空间有限Ø14mm 5.0MHz的小探头比较适合,就选择了Ø14mm 5.0MHz的小探头,按客户的要求全部在不拆卸的情况下检测,而且还要在不影响机动游戏机使用的情况下分批检测。


发现有裂纹的就直接在工件上做上等级标记,方便维修工人直接看到超标的就进行更换,不超标的就不用更换,留待制造厂家新的滚轮轴到了再予全部更换。

 

完工后他带回两断口,同时也带回2个有可疑裂纹和2个没有裂纹的滚轮轴回公司,并且告诉客户准备解剖2个有裂纹的滚轮轴,会将解剖后的结果汇报。


回到公司后他把这些检测情况和真实的工件向公司负责起草检测程序的人汇报,负责起草的同事就着手写这个项目的检测「METHOD STATEMENT」。


为了让公司其它同事再去现场检测时保持同样有效和可靠性,不会因人而异出现漏检和误判,我们做对比试块和写检测METHOD STATEMENT。


我们把试验成功后的结果写成检测程序留在公司质量控制档案,方便以后任何一个员工前去检测时都可以保持同样的水准。


这也是我们公司一惯的做法,对检测结果的准确性和可靠性是非常重要的让每一个同事都保持在同一水平起到了可靠的保证。值得大家学习和借镜。


后我们其它同事带着这个「METHOD STATEMENT」和对比试块到现场检测,我们在现场只需要在没有焊接的一端检测,在不需要拆卸的情况下进行检测,很快完成全部的检测,还真的找出很多裂纹来,而且还不影响游戏机的正常运作,得到客户的赞赏。


我们把超声波检测有裂纹的滚轮轴用锯床切割解剖,很清楚地看到了裂纹(见图4),裂纹距离轴端的尺寸在98mm左右,正好是焊缝边缘附近。典型的裂纹回波(见图8)。


与此同时把解剖的图片电邮给客户,由他们转给制造厂家。


(图4 解剖可见裂纹在焊缝边缘)

(图8 典型的裂纹回波)


据我们的经验看到这是由焊接引起的断裂,因为滚轮轴通常是要求很硬和耐磨损的材料制成,多数是通过淬硬和含碳量高的材料,含碳高和淬硬的材料在焊接后肯定容易产生裂纹,所以我们认为这种焊接的滚轮轴是不合理的结构,建议用户找厂家全部更换其它正确的设计。


客户采纳我们的建议与制造厂家恊商更换了设计,从此再也没有发生断裂事故了。


关于作者



黄建明长期从事在役无损检测技术工作近40年。任职于香港安捷材料试验有限公司,北京理工大学珠海学院“应用物理(无损检测方向)”本科专业兼职教授。美国焊接学会会员,美国无损检测学会会员,中国机械工程学会会员暨无损检测分会理事。英国焊接和无损检测人员考试发证章程(CSWIP)焊接检验督察,英国无损检测人员考试发证章程(PCN)II级焊缝射线照相评片员,美国焊接学会(AWS)高级焊接检验督察,AWS焊接导师,美国无损检测学会(ASNT)NDT检验师-UT、RT、MT、ET III级(高级)技术资格,中国机械工程学会无损检测分会RT、UT 3级(高级)技术资格。


联系方式:

邮箱:kmwong@aes.hk

公司:香港安捷材料试验有限公司 


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