專利名稱：一種內孔缺陷預應力－聲發射集成檢測設備和方法
技術領域：
本發明屬于徑向載荷施加與聲發射集成探測內孔零件缺陷技術領域。
背景技術：
目前，內孔加工，特別是再制造獲得的內孔涂層可能存在的缺陷以及涂層與基體之間的結合不足、涂層內應力導致工作狀態下產生裂紋等，這些缺陷對再制造產品工作的可靠性和安全性都有重要的影響。而這些問題通過傳統的方法檢測方法無法做到無損檢測。本發明是利用彈性徑向加載技術首先使內孔收到足夠大的膨脹應力，并疊加切向運動，誘發涂層內的缺陷，同時采用聲發射傳感器檢測裂紋產生和擴展的信息，做到既不損害合格的再制造產品，又不遺漏缺陷。

發明內容
本發明的目的就是提供一種能夠探測小內孔零件再制造表面涂層綜合性能的內孔缺陷預應力—聲發射集成檢測設備和方法。
本發明的構思是提供一種適用于內孔表面加載包括法向載荷和切向載荷的觸頭和施力機構，稱之為力學探針，載荷級別和摩擦系數大范圍可變，判斷涂層表面、內部和界面處的缺陷狀態，為內孔零件涂層的無損評價提供動態信息。
本發明的解決方案是一種內孔缺陷預應力—聲發射集成檢測設備和方法，由彈性徑向加載裝置11、摩擦材料5、摩擦材料裝夾裝置10和摩擦材料傳感器6構成，彈性徑向加載裝置11用摩擦材料裝夾裝置10與摩擦材料5連接，摩擦材料傳感器6鑲嵌在摩擦材料5上。
摩擦材料傳感器6是1-12個。
摩擦材料傳感器6是聲發射傳感器。
彈性徑向加載裝置11的碟形杠桿作用在摩擦材料5的內表面，沿徑向向外；摩擦材料傳感器6鑲嵌在摩擦材料5的內部或外部；在摩擦材料裝夾裝置10的兩端安裝了液壓式軸向載荷施加器14，通過液壓的作用，分別從兩端推動整個測量系統產生往復式的軸向運動，并與零件表面涂層材料12產生摩擦力。
使用一種內孔缺陷預應力—聲發射集成檢測設備進行檢測的方法，當彈性徑向加載裝置11施加力于內孔時，在力的增長過程中，內孔涂層內部或者界面處產生裂紋及裂紋擴展過程中，會有聲信號發射出來；隨著力的增加，信號的強度和密度提高，直到斷裂，產生最強的信號；通過固定在摩擦材料5中的摩擦材料傳感器6接收聲發射信號，根據聲發射信號的強度和密度，判定涂層材料的損傷情況。
本發明所達到的有益效果是(1)設計和制備一種適用于內孔表面法向加載和切向加載的觸頭和施力機構，稱之為力學探針，載荷級別和摩擦系數大范圍可變，但不損壞內孔表面質量。此力學探針用于模擬內孔零件的工作載荷參數；載荷的大小需要根據具體對象設定臨界參數。
(2)根據接收到的聲發射信號的特征參數與載荷、涂層類型之間的關系，可以判斷涂層表面、內部和界面處的缺陷狀態，為再制造產品的無損評價提供動態信息；(3)在力學探針的作用下，各種缺陷處于放大的狀態，使其它無損檢測手段更容易發現，提高檢測的可靠性和穩定性，例如超聲檢測；(4)通過把力學探針、聲發射信息、超聲檢測等傳感器集成到同一個探頭，制備成小內孔多功能集成傳感器，整套設備小，便攜，測量時間短，可裝備戰場條件下移動式再制造平臺。也可裝備于實驗室作為再制造技術開發過程中的快速評價手段；(5)本發明中所設計出來的各個零件、設備結構簡單、體積小、便于操作、造價低、易于擴廣。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是本發明的彈性徑向加載裝置放大示意圖。
其中，1.螺母，2.碟形彈簧，3.定位套，4.碟形杠桿，5.摩擦材料，6.摩擦材料傳感器，7.彈性徑向加載裝置傳感器，8.彈性螺桿，9.定位鍵，10.摩擦材料裝夾裝置，11.彈性徑向加載裝置，12.零件表面涂層材料，13.管壁，14.軸向載荷施加器。
具體實施例方式
螺母1外徑為40mm、內孔為M16mm螺紋，螺母1螺紋與彈性螺桿8桿頂部螺紋配合；螺母1下部與外徑為56mm、內徑為28.5mm、壁厚度為3mm、高度為4.3mm、最大位移為1.3mm、最大承載為11400N的碟形彈簧2連接處的外徑為28.5mm，連接處凸臺的高度為5mm；定位套3的中間法蘭外徑為35mm、厚度為5mm，中孔直徑為16mm，上、下端連接部外徑分別為28.5mm和24mm，上下端連接部凸臺高度均為5mm。
一對等同碟形杠桿4的外徑為96mm、內徑為24mm、厚度t＝3mm、底角θ＝30度；從外圓開始沿著徑向把碟形杠桿4切縫并沿圓周36等分，切縫的長度均為25mm；
彈性螺桿8的長度為80mm，中孔直徑為16mm，端部法蘭直徑為97mm，厚度為8mm；彈性徑向加載裝置傳感器7采用應變片；螺母1、碟形彈簧2、定位套3、碟形杠桿4依次套在彈性螺桿8上。定位鍵9將彈性螺桿8固定。
按正螺旋方向旋轉螺母1，螺母1與彈性螺桿8端部法蘭之間距離減少，對碟形彈簧2和碟形杠桿4施加軸向壓力，通過碟形杠桿4，把軸向力轉化為徑向膨脹力，徑向力的大小為軸向力的3.464倍。
軸向力的大小由應變片測量，碟形彈簧2的作用是使整個機構有足夠的彈性。
反向旋轉螺母1，螺母1與彈性連桿8端部法蘭之間的距離增加，從而釋放壓力。
通過控制螺母1的旋轉量，來控制加載力的大小。
在加載過程中不斷地旋轉螺母，則可以得到動態載荷。
摩擦材料5的內徑d＝96mm、外徑D＝116mm，厚度h＝5mm；彈性徑向加載裝置11的徑向力通過碟形杠桿4作用在摩擦材料5上，使摩擦材料5對零件表面涂層材料12、管壁13產生壓力；聲發射傳感器6發送出聲發射信號；摩擦材料裝夾裝置10的軸向運動帶動彈性徑向加載裝置11、摩擦材料5軸向運動；把根據接收到的聲發射信號的特征參數與載荷、涂層類型之間的關系，可以判斷涂層表面、內部和界面處的缺陷狀態，為再制造產品的無損評價提供動態信息。
首先根據已經制備好的標準試樣標定本裝置，確定合格涂層的安全載荷和聲發射信號強度和密度臨界值。然后對正常試樣進行測試，如果在施加的安全載荷下聲發射信號的強度或者密度超過臨界值，則涂層為不合格產品。
權利要求
1.一種內孔缺陷預應力一聲發射集成檢測設備，其特征在于，由彈性徑向加載裝置(11)、摩擦材料(5)、摩擦材料裝夾裝置(10)和摩擦材料傳感器(6)構成，彈性徑向加載裝置(11)用摩擦材料裝夾裝置(10)與摩擦材料(5)連接，摩擦材料傳感器(6)鑲嵌在摩擦材料(5)上。
2.根據權利要求1所述的一種內孔缺陷預應力一聲發射集成檢測設備，其特征在于，摩擦材料傳感器(6)是1-12個。
3.根據權利要求1、2所述的一種內孔缺陷預應力一聲發射集成檢測設備，其特征在于，摩擦材料傳感器(6)是聲發射傳感器。
4.使用權利要求1所述的一種內孔缺陷預應力一聲發射集成檢測設備進行檢測的方法，其特征在于，當彈性徑向加載裝置(11)施加力于內孔時，在力的增長過程中，內孔涂層內部或者界面處產生裂紋及裂紋擴展過程中，會有聲信號發射出來；隨著力的增加，信號的強度和密度提高，直到斷裂，產生最強的信號；通過固定在摩擦材料(5)中的摩擦材料傳感器(6)接收聲發射信號，根據聲發射信號的強度和密度，判定涂層材料的損傷情況。
全文摘要
一種內孔缺陷預應力－聲發射集成檢測設備和方法屬于徑向載荷施加與聲發射集成探測內孔零件缺陷技術領域。由徑向彈性加載裝置、鑲嵌傳感器的摩擦材料、聲發射傳感器以及裝夾裝置構成。聲發射傳感器牢固固定在摩擦材料上。當彈性徑向加載裝置膨脹作用力于內孔，如果內孔表面涂層產生缺陷，則產生聲發射信號。同樣，當彈性徑向加載裝置膨脹作用于內孔，然后在摩擦材料裝夾裝置的作用下沿軸向運動時，涂層與基體之間的結合不足、涂層內應力導致工作狀態下產生裂紋等，也產生聲發射信號。采用聲發射傳感器檢測裂紋產生和擴展的信息，做到既不損害合格的再制造產品，又能夠探測到萌生階段的缺陷。適用于內孔涂層缺陷、裂紋等的檢測領域。
文檔編號G01N3/12GK1793835SQ20051020082
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月19日 優先權日2005年12月19日
發明者徐久軍, 林炳鳳 申請人:大連海事大學