汽车铝合金轮毂的在线无损检测

汽车铝合金轮毂的在线无损检测

刘明利　谢晋　于革刚　张书立(机械科学研究院　北京　100044)　

鲁永长　张培君　王绍江

(中信戴卡轮毂制造有限公司　秦皇岛　066000)

摘　要　简要阐述了汽车铝合金轮毂的在线无损检测技术,介绍了一种专门用于汽车轮毂在线检测的X射线探伤设备的工作原理。

主题词　汽车轮毂　无损检测　X光机

1　概述

汽车铝合金轮毂最早出现在1923年,但是真正形成大规模生产是在80年代,其中以日本生产的最多,年产量达到1000万只以上。我国在80年代中期开始从国外引进铝合金轮毂生产线,目前年产量已达到100万只以上。铝合金轮毂重量轻、造型优美,能使轿车更美观,同时,散热性能好,增强了轮胎使用寿命以及具有更好的运动学和动力学性能,这些正是它在轿车领域广泛使用的重要原因。

目前比较成熟的铝合金轮毂制造工艺主要有低压铸造法、锻造法、冲挤成型法、滚形法、旋压法等,但不管采用哪种制造工艺都不能保证每件产品内部都没有缺陷。而这种内部缺陷仅凭“肉眼”不能发现,检查时又不允许破坏工件,因此,人们想到了无损检测技术,而且把它作为铝合金轮毂制造工艺中的重要环节,即每一个轮毂只有经过无损检测确定无缺陷后,才能进入下一道工序,可见轮毂的在线无损检测技术在其生产中是非常重要的。

2　汽车轮毂无损检测的设备组成汽车铝合金轮毂在压铸后存在的缺陷一般是气孔、夹杂、疏松,属于体积型缺陷,射线检测比较适用,因此在实际工作中一般采用射线检测法。

在低压铸造法当中,轮毂的生产要经过以下8个工序:

选料→精炼→低压铸造→X射线检查(100%)→清理,喷砂、去毛刺→热处理→机械加工→表面处理

由于X射线检查处于生产线上的第4道工序,因此,从安全和提高生产效率考虑,必须使轮毂处在封闭的铅房内,进行自动检测。这样,就需要一套专门的自动检测设备,对每一个轮毂进行无损检测,然后进行下一道工序。

作者近期为中信秦皇岛戴卡轮毂股份有限公司研制了1套专门用于汽车轮毂在线检测的X光探伤设备,如图1所示。该设备主要包括以下几个部分

:

图1　设备外形图

1)X射线发生器和图像增强器

X射线穿透轮毂照射在图像增强器上,形成的透视图信号经导线传送到监视器上,显示轮毂体内部质量。

2)铅板房

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铝板房的作用是防止X 射线外泄,使工作现场符合国家安全防护标准。铅板房设置了三个门,两个气动门供轮毂进出,手动门供检修设备用。

3)机械传动装置

由皮带输送机、送料机构、挡料机构、次品门、行走工作台等组成,是轮毂检测过程中的承载设备,机械传动装置如图2所示

。

1.铅板房

2.翻斗

3.进料机构

4.迎料机构

5.次品门

6.行走小车

7.导轨

8.待测轮毂

9.输送带所在平面

图2　设备原理图

4)气压传动装置

由送料气缸、挡料气缸、次品门气缸、进料门气缸、出料门气缸、X 光栅气缸、气阀、气源、气管等组成,完成设定的机械运动。

5)限位保护装置

由进料门行程开关、出料门行程开关、手动门行程开关、翻斗复原接近开关、光栅闭合微动开关、轮毂到位行程开关、行走工作台行程开关及相关构件组成,以完成自动控制,防止X 射线外泄。6)电控操作装置

核心是可编程控制器(PL C ),包括手动和自动模式,其中自动模式有10套控制程序(对应10种规格的轮毂),每套4个画面,每个画面设定3个参数(位移、角度、时间),并能够方便的修改参数(CR T 及编程键盘)。操作人员通过控制面板上的按钮,决定轮毂的进出、进出料门的启闭、光栅的启闭、翻斗的转动等机械动作,判断轮毂体内部的质量好坏。

轮毂的检测程序是:待检测的轮毂排列在探伤机进料门外的输送带上,开始检测时,进料门开启,送料机构将轮毂送入铅板房内探伤机的行走小车翻斗上,进料门关闭后,行走小车来到检测位置,X 光机门开启,轮毂开始匀速转动,图象增强器将轮毂的透视图传到铅板房外面的监视器上,待检测完毕后,X 光机门关闭,出料门开启,翻斗将轮毂送到出料门外的输送带上,出料门关闭,行走小车回到进料门处,等待下一个待测轮毂,完成一次检测任务。

这套设备与该公司原有的进口设备进行了性能比较,有以下显著特点:

1.进料机构较原机构具有更佳的稳定

性,工件进入工作台更加平稳。

2.电控系统更加完善,布线更清晰,自

动控制功能要多于原设备,能够完成更多规格工件的检测,设备的通用性大大提高。

3.原进口设备的翻转气缸在回转时带

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来气管接头扭转造成接头处维修频繁的问题,新设计采用齿轮齿条机构产生翻转动力,通过链轮链条带动载料车翻斗翻转,为保证翻斗在检测时不翻转,设计了防止翻转的栓,在翻转时首先联动拔栓。

4.原进口设备的行走小车行走时极易卡死,造成工作不可靠,且维修极不易。改进后小车结构简单,没有能造成卡死的结构,整体结构可简单拆分成几个独立的部件,易于维护。

5.铅房进出门由内侧门改为外侧门,增大了维修空间,且门的维修也容易了。

改进了迎料机构,改进的机构以迎为主,迎的过程中因碰撞可修正轮毂方向,不但进入时不易翻倒,并可有效地避免检测滚动时翻倒。

6.改进了光栅的结构,原结构为平板滑移结构,滑动面因不易润滑极易磨损,改为摆动结构其滑动面为轴承,摆动量小,结构美观。

7.原进口设备的结构适用被检测规格范围小,改进后,增加了一套辊子间距调整机构,使轮毂的检测范围加大。

8.原进口设备的辊子为整体结构,一旦磨损整根报废,改进后磨损件为胶圈,维修时只更换磨损的胶圈,维修成本相应大大降低。

3　探伤机的主要技术参数

X光源kV值:160kV

铅板房外形尺寸:1600(W)×1500 (D)×1900(H)

待测轮毂尺寸范围:12～18”

待测轮毂最大重量:30kg

图像放大倍数:1.5～1.7

翻斗水平旋转角度:±135°

轮毂被检测顺序:轮心→轮辐→内轮辋→外轮辋

行走小车运行速度:0～0.1m s

轮毂转动速度:0～35r m in

翻斗水平转动速度:0～35r m in

4　结论

汽车铝合金轮毂的X光检测是保证轮毂质量的重要手段,推广这一在线无损检测技术对于提高我国汽车整体性能有着重要的意义,立足国内研制开发的汽车轮毂在线无损检测设备,完全可替代同类进口产品。同时这一技术还可以推广到铁路列车轮毂的在线检测上,有很好的应用前景。

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《无损探伤》编辑部

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