隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,加上車輪輪箍的使用范圍不斷擴(kuò)大,人們對車輪輪箍的質(zhì)量及其檢測技術(shù)提出了更高的要求。目前對車輪輪箍檢測分析的手段雖然有低倍檢驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、電子掃描檢驗(yàn)等,但均存在著一定的隨機(jī)性以及對試樣磨面是否存在缺陷的不確定性等因素,因此,這些分析手段對車輪輪箍缺陷大多存在著漏檢的可能性。于是,人們又提出采用超聲波對車輪輪箍進(jìn)行檢測分析。我們山西永鑫生重工主要生產(chǎn)的車輪鍛件,都是采用超聲波檢測,不僅可以減少隨機(jī)檢驗(yàn)帶來的風(fēng)險及減輕人們檢測的勞動強(qiáng)度,而且檢驗(yàn)準(zhǔn)確、可靠。
一個物理量的值在觀測時間內(nèi)不停地在極大值和極小值之間變化,這種變化狀態(tài)稱為振動。如果振動量是一個力學(xué)量,如位移、角位移等,所做的振動則稱之為機(jī)械振動。物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近做往復(fù)周期性的運(yùn)動稱為機(jī)械振動。往下拉一下安裝在彈簧一端的小質(zhì)點(diǎn),松開后而產(chǎn)生的運(yùn)動就是機(jī)械振動,簡稱振動。 物體做簡諧振動時,只有彈性力或重力做功,其他力不做功,這符合機(jī)械能守恒的條件。因此,簡諧振動的能量遵守機(jī)械能守恒定律,即在平衡位置時動能最大,勢能為零;在位移最大時,勢能最大,動能為零,其總能量保持不變。振動的類型很多,除了簡諧振動外,還有固有振動、受迫振動、阻尼振動等,這些振動雖然都屬于較為復(fù)雜的振動,但是它們的基礎(chǔ)是簡諧振動。阻尼振動是振幅或能量隨時間不斷減小的振動。由于克服阻力做功,振動物體在傳播過程中,伴隨著能量的傳遞,阻尼振動的振幅不斷減小。阻尼振動受到阻力的作用,因此不符合機(jī)械能守恒。受迫振動是物體受到周期變化的外力作用時產(chǎn)生的振動。如縫紉機(jī)上縫紉針的振動,氣缸中活塞的振動和揚(yáng)聲器中紙盆的振動等。受迫振動剛開始時情況很復(fù)雜,經(jīng)過一段時間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),變?yōu)橹芷谛灾C振動。其振動頻率和策動力頻率相同,振幅保持不變。受迫振動的振幅和策動力的頻率有關(guān),當(dāng)策動力頻率P與受迫振動物體固有頻率相同時,受迫振動的振幅達(dá)到最大,這種現(xiàn)象稱為共振。受迫振動物體受到策動力的作用,不符合機(jī)械能守恒。超聲波探頭中的壓電晶片在發(fā)射超聲波時,一方面受高頻電脈沖激勵,另一方面在起振后受到晶片背面吸收塊的阻尼作用,因此又是阻尼振動。壓電晶片在接收超聲波時同樣產(chǎn)生受迫振動和阻尼振動。在設(shè)計(jì)探頭中的壓電晶片時,應(yīng)使高頻電脈沖的頻率等于壓電晶片的固有頻率,從而產(chǎn)生共振,這時壓電晶片的電聲能量轉(zhuǎn)換效率最高。
振動的傳播過程稱為波動。波動分為機(jī)械波和電磁波兩大類。機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中的傳播過程稱為機(jī)械波,例如水波、聲波與超聲波等。通常認(rèn)為物體是由以彈性力保持平衡的各個質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的。當(dāng)某一質(zhì)點(diǎn)受到外力的作用后,該質(zhì)點(diǎn)就在其平衡位置附近振動。由于一切質(zhì)點(diǎn)都是彼此聯(lián)系的,振動質(zhì)點(diǎn)的能量就能夠傳遞給周圍的質(zhì)點(diǎn)而引起周圍質(zhì)點(diǎn)的振動。這樣在彈性介質(zhì)中一個質(zhì)點(diǎn)的振動就會引起鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動,鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動.由此可見,產(chǎn)生機(jī)械波必須具備以下兩個條件:①有機(jī)械振動的波源;②有能傳播機(jī)械振動的彈性介質(zhì)。由于超聲波頻率比可聞聲波高得多,因此,其波長短,加上它在固體中傳播時傳遞能量較大,這樣,使得它傳播時具有與光波類似的某些特性。為此,人們也常常借用光學(xué)原理來研究和解釋超聲波的物理現(xiàn)象。超聲波具有以下幾個特性①束射特性。由于超聲波的頻率高,其波長較在同樣介質(zhì)中的聲波波長短得多,衍射現(xiàn)象不明顯,所以超聲波的傳播方向好。超聲波波長短,聲束指向性好,可以使超聲波能量向一定方向集中輻射。②反射特性。超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時,遇到異常界面會產(chǎn)生反射、透射或折射, 而反射特性正是脈沖反射法檢測的理論基礎(chǔ)。③傳播特性。超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時,質(zhì)點(diǎn)振動位移小,振速高,因此,其聲壓、聲強(qiáng)均比可聞聲波大,傳播距離遠(yuǎn),可檢測范圍大。④波形轉(zhuǎn)換特性。超聲波在兩個聲速不同的異質(zhì)界面上容易實(shí)現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換,從而為各種波形(縱波、橫波、板波、表面波)檢測提供了方便。
人們正是利用了超聲波的這些特性.才使超聲波檢測技術(shù)不斷得以發(fā)展。超聲波在工業(yè)生產(chǎn)中有極其廣泛的應(yīng)用。永鑫生鍛造利用超聲波來對材料進(jìn)行檢測和探傷,可以測量氣體、液體和固體的物理參數(shù),可以測量厚度、液面高度、流量、粘度和硬度等,還可以對材料的焊縫、粘接等進(jìn)行檢查。超聲波清洗和加工處理技術(shù)可以應(yīng)用于切割、焊接、噴霧、乳化、電鍍等工藝過程中。其中超聲波清洗是一種高效率的清洗方法,已經(jīng)用于尖端和精密工業(yè)。大功率超聲波還可用于機(jī)械加工,例如拉管、拉絲、擠壓和鉚接等工藝。
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