盘轴件涡流扫查系统的研制

　　近年来，材料科学技术的发展非常迅速，对于材料表面和近表面的质量提出了越来越高的要求。涡流检测作为导电材料表面和近表面缺陷检测的主要手段之一，需要不断借助自动化技术来提高检测结果的可靠性。

　　涡流自动检测技术是为满足重要零部件表面和近表面微小缺陷的检测需求而被提出并发展的。涡流自动检测技术利用机械定位装置代替人手，实现对零件表面和近表面缺陷的精细扫查，并借助计算机系统对检测结果自动记录和成像显示。与传统手动检测方式相比，其主要优点表现为: ①机械定位装置可实现对工件的精细扫查，可有效防止微小缺陷漏检; ②检测结果图像显示，直观，且便于存储和复现; ③借助稳定的机械夹具保证探头与工件良好耦合，可获得较高和一致的检测灵敏度; ④检测效率高。

　　涡流自动检测技术与超声自动检测技术相比发展较晚，但已渗透到工业检测领域当中。20 世纪 80 年代中期，这种技术已被美国 Zw-Art 公司用于工业涡流探伤[1]，该公司推出的 EzEddy 自动涡流检测系统，已获得 GE 认可，并在欧美及国内数家航空厂用于飞机发动机盘件的检测。自 2004 年起，美国费米实验室利用德国 FER-PA 公司产涡流扫描系统进行铌盘表面质量的验收工作[2]。英国 Hocking 公司推出了飞机起落架轮毂自动检测装置 ( WheelScan Mkiv)[3]。本文经过研究和实验，开发了一套针对盘轴件的涡流自动扫查系统。

　　1 系统组成和原理

　　图 1 给出了研发的盘轴件涡流自动扫查系统的组成和原理，系统主要包括: 计算机、涡流探伤仪、电机控制单元、四轴机械扫描器、放置式探头及其卡具。计算机 ( 运动控制软件) 负责扫描轨迹和测量点位置的规划和计算。运动控制单元可在接收计算机的指令后，一方面驱动四轴机械扫描器带动涡流探头按设定的轨迹对零件表面进行扫查，一方面实时监测探头位置，每当探头到达一指定的测量点，即向涡流探伤仪发出计数脉冲信号。选用的涡流探伤仪具备采集、成像功能，在接收到计数脉冲信号的同时，可快速采集并提取涡流检测信号 ( 可为幅值、相位或水平、垂直分量) 进行 C 扫描成像。

　　2 系统设计

　　2. 1 扫描器

　　与水浸超声盘轴件自动检测系统中扫描器的一般设计相似，盘轴件涡流自动扫查系统采用了平面扫描轴 X，Y，Z 轴和转台 R 轴，利用扫描器上不同组合轴的协调运动，实现多种方式的扫描检测功能 ( XY 轴或XZ 轴运动相结合，实现平面部位的扫描; ZR 轴运动相结合，实现圆柱面部位的扫描; XR 轴或 YR 轴相结合，实现圆盘面部位的扫描; XZR 轴或 YZR 轴相结合，实现圆锥 ( 圆台) 面部位的扫描) 。如图 2 所示。