摘要：为保证钢球表面缺陷检测的可靠性，研制出了钢球涡流探伤仪，实现了钢球表面缺陷检测的半自动化。

　　关键词：钢球：表面缺陷：涡流探伤

1 前言 采用自动检测设备检测钢球表面质量，无论在国际上还是在国内，历来都是比较难以解决的技术问题。目前，在我国轴承行业基本上都采用人工外观法，即在日光灯下用肉眼或借助于低倍放大镜来检查钢球的表面质量。由于人的眼睛在灯光下长时间观察光度很高的球面极易产生疲劳，用手工推挡法也无法保证球面的全面展开，加之人的视觉只对缺陷的宽度敏感，故对又细又深的裂纹、折叠等缺陷难以发现，极易漏检。近年来，随着电子技术 无损探伤技术和计算机技术的发展，钢球的涡流探伤技术也取得了很大的进展。在参考国外同类设备的基础上，研制出了一种新型的钢球表面缺陷涡流探伤仪。

2 涡流探伤仪的工作原理和结构2．1 检测方法与原理 钢球处在交变磁场中时，由于电磁感应，在钢球中将产生涡电流。同时，钢球中产生的涡电流又感应产生涡流磁场，该涡流磁场与原外部交变磁场方向相反，并阻碍原磁场的变化。钢球的导磁率、硬度、表面缺陷及残余应力等都将影响涡电流的大小和方向。用探头来感应接收钢球中涡电流的变化，探头接收到的信号通过各功能电路处理后，送到中央处理计算机处理，计算机根据处理结果发送指令给PLC控制器，由该控制器控制执行机构完成缺陷钢球的分选，实现钢球表面缺陷的自动检测比如像轴承钢球。2_2 涡流探伤仪的结构 钢球表面缺陷涡流探伤仪为机电一体化系统，由机械和电器两部分构成。机械部分完成钢球的旋转展开和缺陷钢球的自动分选，电器部分完成整机自动运行的控制和检测信号的处理。钢球表面的展开是实现钢球无损检测的关键技术，参考国外的技术，自行开发出结构简单、应用性强、成本低、寿命长的全部国产化的展开装置，采用定点式钛铬合金展开轮，为钢球的涡流检测提供了方便。该展开机构是以子午线展开、机械扫描方式进行工作的。钢球被夹持在驱动轮、展开轮和支撑轮之间，驱动轮带动被检测钢球，并通过被检测钢球带动展开轮和支撑轮一起做高速旋转，在展开轮的作用下，使被检测钢球和固定检测探头之间形成一种空间螺旋线加子午线的复合旋转运动，使钢球表面被完全展开。固定的检测探头在被检测的钢球表面留下的检测轨迹是一系列近似的子午线，覆盖了整个被检测的钢球表面。　　钢球在一个检测周期中以规定的角速度旋转，若表面出现缺陷，则检测探头将产生缺陷电子信号，信号经电子线路部分处理后驱动执行机构，打开分选门，使缺陷钢球落入废品盒中，完成一次检测。电器部分主要由涡流探测电路、振荡器、采样脉冲发生器、x—Y分解器、信号滤波整形电路、中央处理计算机和PLC控制器组成。涡流探测电路中的探头采用双线圈差动式结构，当探头垂直接近被测钢球表面时，如果钢球表面出现裂纹等缺陷时，探头阻抗便发生变化，使差动输出发生变化，于是产生缺陷信号。缺陷信号经外围各部分电路处理后送人中央处理计算机，经中央处理计算机处理后发出指令给PLC控制器控制执行机构完成缺陷钢球的自动分选。　　涡流探头是整机的重要环节，它的优劣影响着整机的性能和检测效果。采用“自比差动式探头”，通用性好，灵敏度高，抗干扰性能强。现代涡流技术对滤波有更高的要求，采用快速数字滤波和电子自动平衡技术，进一步提高了信噪比。对缺陷信号采用非等幅相位幅度报警技术，配上光电装置，提高了废品门的响应速度。整机系统采用计算机控制，由显示屏显示阻抗图及调节用的虚拟仪器面板，控制参数由数字来设置，键盘操作，简便直观。

3 检测效果及存在的问题 检测效果：经过2年的实际在线检测验证，该系统可检出大于0．03mm(深)的钢球加工及材料缺陷，对裂纹、折叠、烧伤及针孔等钢球加工及材料缺陷具有较高的分选能力，漏检率小于0．05％，冤检率小于0．03％，可以取代热酸洗工序，避免由该道工序引起的影响轴承寿命的各种弊病。　　存在问题：在实际检测中，对被检钢球的表面清洁度有一定的要求，被检钢球表面必须无油污，相对清洁。操作人员在检测过程中，要使系统接触球的所有部位保持清洁，这样才能保证检测的流畅、准确。