超声共振技术在汽车零部件检测的应用

发布时间：2019-09-26 05:47:56 浏览次数：

　　超声共振检验是基于部件模态或振动分析的一种无损检测技术。在该方法中，分析了诸如固有频率和阻尼因子的部件的结构动态特征。这些特征与机械性能(例如弹性模量或拉伸强度)直接相关。结构缺陷改变了机械性能，因此降低了一些固有频率并增加了阻尼系数。例如，裂缝减少了一些共振频率并增加了阻尼比。通过分析和比较“好”和“有缺陷”部件的参数，我们可以检测出有缺陷的部件。

　　理论

　　所有物体都会振动。每个物体都有自己的振动模式。每种模式代表固有频率的驻波或共振。每个对象的振动模式作为对象的指纹是唯一的。这些模式描述了对象的内在动态属性。

　　当我们撞击物体或应用扫频正弦时，我们可以识别其动态行为或频率响应函数。响应于冲击，所有模式都被激发，并且每个模式以特定频率(本征频率)振动。每种模式都是振动的自由度，它以固有的频率作为阻尼正弦曲线振动。物体的整体振动是所有模态振动的叠加。

　　物体具有无限多个模式或固有频率，在频率响应中显示为峰值。模式的频率是弹性和几何的函数(CAD绘图)。这些频率与冲击点和强度以及传感器位置无关。

　　我们可以通过质量弹簧阻尼器的自由振动来建模模式(一个自由度)。振动的固有频率(无阻尼)为f =√(k / m)。在结构振动中，k表示机械性能(杨氏模量，弹性性质)，m表示密度和尺寸(几何形状)。

　　部件中的缺陷降低了刚度k，因此固有频率f根据f =√(k / m)而移位(减小)。

　　频移与疲劳或断裂强度高度相关。因此，固有频率可以代表结构的质量。这种相关性是声共振测试的基础。

　　应用

　　根据标准ASTM-E2001，共振测试可用于检测金属和非金属部件中的缺陷。在单次测量中，该程序可以检测到许多缺陷，包括裂缝，碎片，冷射，夹杂物，空隙，氧化物，污染物，错过的工艺或操作，以及尺寸，硬度，结节，孔隙率，密度和热处理的变化。

行业	缺陷类型	产品示例
球墨铸铁	结节，裂纹，氧化物，冷*，孔隙率，热处理，夹杂物，碳化物，硬度，残余应力	转向节臂，制动钳，拖臂，横梁臂
灰铸铁	裂纹，固有频率，珍珠岩	凸轮轴制动盘，
钢	裂纹	轴，驱动轴
锻件	裂缝，水淬火
铝铸造	裂纹，氧化物，伸长率，收缩孔隙，孔	踏板，方向盘
陶瓷和玻璃	裂纹	工业陶瓷，瓷砖，瓶子