WhitePaper-全方位共振检测技术的应用.PDF

全方位共振检测技术的应用 作者: Richard W.Bono, The Modal Shop, Inc. 美国PCB®集团子公司 翻译: 赵光, 美国压电有限公司(PCB®)上海代表处 © 2009AmericanFoundrySociety 要 汽车制造业和消费群体对产品质量的期望日益增长，对无瑕疵的原材料供应标准也逐渐高。为了达到零瑕疵， 生产商把目光投向了无损伤检测系统(NDT) 。这种在线检测方式要求精准可靠的结果以及高效的吞吐能力。声学共 振法无损伤检测系统(RAM-NDT)供了一种已验证的标准技术(ASTM E2001) ，是满足以上需求的关键技术，并且 可以经济地实现自动化。RAM-NDT对普通零件瑕疵采用的检测手段和NASA测试飞机硬件以及汽车生产商验证汽车 设计的方法类似。RAM-NDT采用了结构动力学和统计变差方法，供了实验室已验证的成熟的检测技术，适用于 多种生产环境，经济可靠。 The Modal Shop (TMS) 的RAM-NDT 系统应用了一种在部分等级上通过检测零件结构的完整性来检测瑕疵的共 振技术。这种技术可以实现自动化，避免了人为操作产生的误差，具有吞吐量大，性价比高以及低干扰的特点。 RAM-NDT在粉末冶金、零件铸造生产线上已经取得了一系列的成功，是生产高质量产品的一种最简单有效的解决 方案。 共振检测的基本原理 传统NDT 技术，比如超声波和磁粉探伤注重于检测和诊断瑕疵。这些都是基于扫特定瑕疵标识的视觉图像 技术。对于生产线质量检测，分析瑕疵的种类不是最重要的，重要的是检测出有瑕疵的零件。检测特种瑕疵在检 查某些系统的时候是比较适用的，比如说使用超声波检测燃气输送管路，但这种手段不适合全方位检测金属零部 件。对于生产线来说最重要的是检查一个零件是否带有瑕疵而不是它为什么带有瑕疵。因此，生产线末端需要一 个通过/不通过的检测系统，比如说，RAM-NDT ，来进行客观检测。RAM-NDT在某些情况也适合于分析瑕疵产生 的原因。 共振超声波波谱(RUS) ，是一类常见的RAM-NDT 。它最早是在1998年被ASTM 国际标准批准的，现行的版本是 在2008年7月1 日通过的。在商业无损伤测试方面，RUS有着另外一个名字，声学共振波谱(ARS)，通俗的说也叫共振 检测(RI) 。基于RUS 的NDT技术均给予零件机械振动然后根据给定的零件共振频谱中可测量的参数变化来检测瑕疵。 这种技术在钢制、烧结和陶瓷零件的质量检测应用中比较普遍。 RI先检测零件的结构响应然后对比一系列合格零件的统计变差来检查瑕疵。这种方法可以从内部到外部全方位 检测零件的瑕疵，供大量客观的结果。结构响应是由零件机械共振频率决定的一种独特的可测量的特性。共振频 率是由零件形状和材料决定的，是RI技术的基础。通过测试零件的共振频率就可以得到该零件的系统特征。表一 供了金属粉末冶炼铸造应用方面上普通瑕疵对结构特性的影响。前面讨论的传统NDT技术也可以检测出这些瑕疵， 但是通常只有RI可以在一项测试中完成对整个零件(包括深层瑕疵) 的自动化客观测量。 表一. 共振检测测得的常规结构瑕疵。 铸造 锻造 粉末金属 裂纹 裂纹 裂纹 球化率 漏击或者双击 碎片 缩松 缩松 空洞 硬度/密度 硬度 硬度/密度 包裹体 包裹体 包裹体 热处理 热处理 热处理 抗压强度和残余应力 淬火问题 脱碳