风电主轴成形与焊接件缺陷超声C扫无损检测软件系统设计研究(2)

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1.1 风电主轴特性及应用

随着世界范围内能源短缺形势的不断加剧和环保要求的日益提高, 风电作为清洁的、蕴藏量丰富的、技术相对成熟的可再生能源而得到迅速发展[5]。风力发电主轴是风电机组中最重要的零件之一，其承受风轮转矩＋弯矩＋剪切力＋轴向力，并且载荷方向及大小不断变换，需要疲劳强度好的材料，现在国内绝大多数都采用42CrMo（即德国工业标准42CrMo4）[6]。42CrMo 钢强度高，淬透性好，国产42CrMo 钢广泛用于齿轮、螺杆、曲轴及大截面轴类零件的制造,特别是在高强度紧固件的制造中更是占有重要地位[7]，如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具等。

1.2 超声无损检测技术的发展前景及意义

尽管无损检测本身并非一种生产技术,但其技术水平能反映该部门、该行业该地区甚至该国家的工业技术水平。无损检测技术所能带来的经济效益十分明显,统计资料显示,经过无损检测后的产品增值情况为,机械产品为5,国防、宇航和原子能产品为12-18,火箭为20。例如,德国奔驰公司汽车几千个零件经过无损检测后,整车运行公里数提高了一倍,大大增强了产品在国际市场的竞争能力；日本汽车在一些零件采用无损检测后,质量迅速超过美国。德国科学家认为,无损检测技术是机械工业的四大支柱之一[8]。目前,在超声检测领域,技术和设备先进的厂商有德国的Krautkamer公司、美国的Panametrics公司、丹麦的Force研究所、ABB、AMDATA公司。我国于50年代初引进苏联超声波探仪，60年代初期先后形成了一些批量生产的厂家，80年代初，国内各生产厂商研制生产的超声波探伤仪的主要技术指标均有大幅度地提高，较好地满足了超声波探伤技术的需要。我国便携式数字化超声波探伤仪的研制随大规模集成电路的发展也已开始形成规模生产，并得到推广使用。如1989年中科院武汉物理所武汉科声技术公司研制成功国内第一台全数字化超声波探伤仪(1010型)，并于1990年批量推向市场。虽然如此，国内超声检测装备和技术力量都比较薄弱，缺少独立研究与开发能力，与国外同行企业差距较大[9]。论文网

随着电子学和计算机科学技术的飞速发展，采用人工智能技术、自适应技术、机器人技术、相关技术、信息融合技术、激光技术和CAD/CAM等技术与无损检测技术有机结合以实现复杂形面复合构件的超声扫描成像检测，是近年来国外复合材料构件无损检测领域研究的前沿课题。目前出现了很多新的超声探伤技术：(1)时间渡越衍射技术；(2)合成孔径成像技术；(3)裂谱分析；(4)能谱分析与相关；(5)模式识别技术；(6)聚类分析；(7)三维图形重建；(8)人工神经网络技术；(9)相控阵超声无损检测[4]。

近年来国内外在超声探伤技术方面的研究与应用有如下趋向：l)由定性探伤向定量探伤和直接显示缺陷的图像发展。经过上个世纪的科研积累；以及计算机图像科学的发展,现在由定性地判断缺陷的有无发展为对缺陷的位置、大小、形状、性质进行定量判断，并且利用各种成像技术直接显示缺陷的二维、准三维图像。2)把信号处理领域的新成果引入到超声信号的处理中，如各种快速计算技术，分离谱处理，小波分析等方法，使得超声探伤的准确性和快速性大大提高。3)把超声探伤技术与自动化技术与人工智能相结合,向在线自动探伤和仪器的智能化发展，其中非接触超声探伤技术将有突破性进展。4)超声探伤和断裂力学相结合，对于重要工程构件的寿命进行评价。5)超声探伤和材料的物性评价相结合，在新材料的设计、加工和工程应用中迅速得到发展。6)努力扩大超声波的应用范围，已取得了新的进展[10]。