轴承套圈缺陷主要有材料缺陷(裂纹、大尺寸夹杂、碳化物偏析、孔洞等)、锻造缺陷(折叠、裂纹、孔洞)、磨削裂纹、渗碳层深度不足/过大或不均匀等。据统计:套圈外径面缺陷占比最高(37.5%),其次为内径面缺陷(23.53%)和端面缺陷(9.8%);缺陷类型主要是裂纹(包含断裂,占比63.64%)、表面缺陷(点、线、凹坑等,占比16.16%)、热处理质量缺陷和磨削烧伤。精准、高效地检出套圈内部缺陷对提高轴承的使用性能和产品质量,减小经济损失,避免安全隐患具有重要的意义。

       轴承套圈无损检测方法主要包括渗透、磁粉、涡流、射线和超声等。超声无损检测操作安全,穿透能力强,灵敏度高且检测成本较低,可实现套圈表面、近表面和内部缺陷的高分辨率检测。在轴承套圈加工过程中,为保证套圈滚道的良好金属流线并提升轴承使用寿命,套圈锻造趋向于采用直接锻沟的方式。传统的超声检测方法进行套圈表面及内部缺陷定位及检出时难以保证检测精度,而且锻沟曲面复杂的几何形状也导致套圈内部缺陷检出困难。柔性超声相控阵检测可灵活控制合成声束的偏转角度和聚焦深度,不移动或少移动探头就能实现对套圈内部的完整扫描。

        本文针对轴承套圈内部特殊位置缺陷开展柔性超声相控阵检测仿真研究,获取评价方法并为后续实现轴承套圈超声检测的工程化应用提供仿真基础。基于COMSOL有限元仿真软件以及柔性超声相控阵无损检测理论,建立检测轴承套圈内部不同种类(主要为裂纹和孔洞)、位置和尺寸缺陷的仿真模型,利用时间延迟法则计算相控阵阵元延迟时间,通过改变合成声束的聚焦深度和偏转角度实现套圈内部不同区域的扫查和检测,进而分析不同种类、位置和尺寸缺陷的A扫描信号,探索透射式柔性超声相控阵无损检测方法对轴承套圈表面、次表面及锻沟位置的适用性。