渦流技術(shù)在鎢桿自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用

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(1.上海第二工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，上海 201209；2.上海亞爾光源有限公司，上海 201801)

鎢在電光源工業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛，這是因?yàn)槠渚哂腥埸c(diǎn)高、蒸發(fā)率小，在光譜可見(jiàn)區(qū)輻射強(qiáng)及機(jī)械加工性能好等特點(diǎn)[1]。

隨著鎢絲生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，鎢絲的高溫性能已基本能滿(mǎn)足使用要求;通過(guò)運(yùn)用高精度電子天平，鎢絲的直徑偏差也得到了很好的控制[2]。但由于生產(chǎn)方法和檢測(cè)方法的限制，鎢絲加工過(guò)程中產(chǎn)生的表面缺陷問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決[3]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化的進(jìn)程，人們對(duì)照明產(chǎn)品質(zhì)量的需求也不斷提高。電光源的外殼大多由透明的玻璃(及石英玻璃)制成，為了能使電能輸入到燈內(nèi)，必須要保證玻璃與導(dǎo)絲鎢桿的封接[4]，也就是要使玻璃與鎢桿兩種性質(zhì)相異的材料形成強(qiáng)度高、氣密性好的永久封接。而鎢桿表面的裂縫、裂紋等缺陷都會(huì)造成封接后的燈芯發(fā)生慢性漏氣現(xiàn)象，影響燈的最終壽命[5]，因此在導(dǎo)絲封接前必須剔除表面不合格的鎢桿。目前鎢桿的加工流程如圖1所示。

圖1 鎢桿加工流程圖

由于使用的導(dǎo)絲鎢桿長(zhǎng)度相對(duì)比較短(7～20 mm)，而傳統(tǒng)的鎢絲圈檢測(cè)只能發(fā)出缺陷警報(bào)，無(wú)法剔除發(fā)出警報(bào)處的缺陷產(chǎn)品，切割后的鎢桿不合格品就會(huì)混入到合格品中。筆者將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)絲鎢桿的渦流檢測(cè)中，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判別，實(shí)現(xiàn)了鎢桿自動(dòng)化檢測(cè)，保證了鎢桿的質(zhì)量，提高了燈的使用壽命。

1 鎢桿渦流檢測(cè)工作原理設(shè)計(jì)

1.1 鎢桿渦流檢測(cè)方式

渦流檢測(cè)技術(shù)在材料表面檢測(cè)領(lǐng)域中有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，因此目前國(guó)內(nèi)外的鎢絲檢測(cè)都采用渦流方法[6]。而對(duì)于鎢絲切斷成鎢桿后的檢測(cè)仍處于摸索階段，特別是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料檢測(cè)，還需重新設(shè)計(jì)上料和檢測(cè)方式。

渦流檢測(cè)系統(tǒng)和被檢測(cè)材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，可以分為探頭不動(dòng)、工件直線(xiàn)前進(jìn)，探頭不動(dòng)、工件螺旋前進(jìn)，探頭旋轉(zhuǎn)、工件直線(xiàn)前進(jìn)，工件原地旋轉(zhuǎn)、探頭直線(xiàn)前進(jìn)這4種方式[7]。以信號(hào)傳輸穩(wěn)定和檢測(cè)效率較高為原則進(jìn)行考慮，鎢桿檢測(cè)選擇探頭不動(dòng)、工件直線(xiàn)前進(jìn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式。

檢測(cè)采用“它比”法[8](檢測(cè)的鎢桿與標(biāo)樣鎢桿進(jìn)行比較)，ABSO檢測(cè)形式(在探頭內(nèi)安置兩個(gè)并列的感應(yīng)線(xiàn)圈)進(jìn)行。檢測(cè)時(shí)，其中一個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈放置一根不存在缺陷的標(biāo)準(zhǔn)樣(鎢桿)，另一個(gè)線(xiàn)圈通過(guò)需檢測(cè)的鎢桿，產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電流與標(biāo)準(zhǔn)鎢桿產(chǎn)生的電流進(jìn)行比較。該法容易檢測(cè)連續(xù)裂紋，檢測(cè)效率高。鎢桿將材料送到探頭位置與標(biāo)樣對(duì)比檢測(cè)，合格品落入合格品料盒，不合格品落入不合格品料盒，避免了切割后不合格的鎢桿混入合格品中的質(zhì)量隱患。

1.2 檢測(cè)鎢桿范圍

在電光源中，導(dǎo)絲鎢桿將鎢絲切割成不同長(zhǎng)度的產(chǎn)品。導(dǎo)絲鎢桿企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中鎢桿的直徑為0.5～1.5 mm，長(zhǎng)度為7～20 mm。因此采用渦流檢測(cè)方法對(duì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)絲鎢桿進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)。

1.3 鎢桿送料機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圈料檢測(cè)采用自動(dòng)收絲，連續(xù)檢測(cè)的方式。由于鎢桿長(zhǎng)度短、直徑細(xì)，因此設(shè)計(jì)運(yùn)用電磁振動(dòng)盤(pán)(見(jiàn)圖2)以振動(dòng)的方式上料，通過(guò)電磁控制器形成特定頻率的脈沖電流供給電磁鐵線(xiàn)圈，促使電磁鐵實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁共振。其中彈簧板設(shè)計(jì)成斜置安裝，從而產(chǎn)生斜向上的高頻振動(dòng)。上料時(shí)，將待檢測(cè)的鎢桿倒入振動(dòng)盤(pán)，振動(dòng)盤(pán)料斗下面的脈沖電磁鐵可使料斗作垂直方向振動(dòng)，由傾斜的彈簧片帶動(dòng)料斗繞其垂直軸做扭擺振動(dòng)。料斗內(nèi)的鎢桿由于受到這種振動(dòng)作用而沿螺旋軌道上升，無(wú)序工件被自動(dòng)有序地定向整齊排列，準(zhǔn)確地輸送到振動(dòng)盤(pán)出口處。出口連接處安裝出料噴嘴(見(jiàn)圖3)，可控制單根鎢桿通過(guò)，鎢桿在到達(dá)探頭位置處進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果用氣缸加推桿進(jìn)行分類(lèi)并送至合格與不合格區(qū)域內(nèi)，同時(shí)噴嘴高壓風(fēng)接口處利用高壓風(fēng)頂出下一根待檢測(cè)的鎢桿，這樣就形成了鎢桿的自動(dòng)檢測(cè)過(guò)程。

圖2 電磁振動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)示意

圖3 噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸示意

2 鎢桿檢測(cè)應(yīng)用

鎢桿自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備(見(jiàn)圖4)主要由渦流儀、探頭、記錄儀、自動(dòng)上料盤(pán)等組成[9]。檢測(cè)前，將鎢桿倒入振動(dòng)盤(pán)，開(kāi)啟振動(dòng)盤(pán)并調(diào)整頻率大小，直至鎢桿能沿料道順暢上升，并向前輸送到出料口。檢測(cè)時(shí)，將缺陷引起阻抗變化的信號(hào)提取出來(lái)，經(jīng)儀器放大并予以記錄，同時(shí)將不合格品篩選入不合格品料盒內(nèi)。這樣根據(jù)缺陷發(fā)出的報(bào)警聲音并自動(dòng)分離合格與不合格品，就達(dá)到了檢測(cè)目的，提高了檢測(cè)效率。

圖4 自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備外觀

目前加工過(guò)程中,鎢絲材料表面產(chǎn)生缺陷的問(wèn)題一直沒(méi)有得到有效的解決，檢出的不合格率仍在1%左右。鎢桿自動(dòng)上料渦流檢測(cè)很好地解決了在圈料檢測(cè)中無(wú)法剔除不合格品而導(dǎo)致其流入下道工序的問(wèn)題。多年的數(shù)據(jù)積累表明，鎢桿表面的裂縫、裂紋是造成燈芯漏氣的主要原因(見(jiàn)圖5)。因此鎢桿渦流檢測(cè)為成燈使用壽命的提高起到了很好的把關(guān)作用。

圖5 燈芯漏氣缺陷比例圖

對(duì)鎢桿φ1.0 mm×11.2 mm(直徑×長(zhǎng)度)經(jīng)渦流檢測(cè)后剔除的不合格品在顯微鏡下進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)不合格品表面都有明顯的裂紋(見(jiàn)圖6)，驗(yàn)證了鎢桿渦流檢測(cè)的有效性。在生產(chǎn)中檢測(cè)鎢桿表面有無(wú)缺陷的有效方法是：將鎢桿與玻璃封接制成燈芯后，用紅墨水灌入燈芯，觀察鎢桿處有無(wú)墨水滲入來(lái)判定鎢桿表面的質(zhì)量。筆者在相同的鎢桿與玻璃封接條件下，將檢測(cè)的合格品和不合格品做成燈芯后來(lái)檢測(cè)漏氣情況。檢出的合格品做成的燈芯用滴入紅墨水的方法檢測(cè)，都沒(méi)有發(fā)生漏氣現(xiàn)象；而檢出的不合格品做成的燈芯滴入紅墨水后，鎢桿與玻璃封接處墨水明顯滲入，顯示有明顯漏氣現(xiàn)象(見(jiàn)圖7)。說(shuō)明運(yùn)用渦流檢測(cè)技術(shù)很好地阻止了鎢桿的不合格品流入下道工序，有效地解決了圈料檢測(cè)無(wú)法剔除報(bào)警處缺陷材料的質(zhì)量隱患，為制燈質(zhì)量提供了有效保障。

圖6 鎢桿表面裂紋

圖7 燈芯漏氣圖片

3 結(jié)語(yǔ)

渦流檢測(cè)技術(shù)在材料表面檢測(cè)領(lǐng)域中有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，但其在鎢桿類(lèi)材料的渦流檢測(cè)中的應(yīng)用并不多。筆者通過(guò)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了鎢桿自動(dòng)上料并運(yùn)用“它比”法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)驗(yàn)證了渦流檢測(cè)的效果，實(shí)現(xiàn)了鎢桿的自動(dòng)渦流檢測(cè)。

因此，試驗(yàn)突破了常規(guī)的生產(chǎn)理念，運(yùn)用“它比”法檢測(cè)技術(shù)解決了傳統(tǒng)的鎢絲圈檢測(cè)只能發(fā)出缺陷警報(bào)，無(wú)法剔除發(fā)出警報(bào)處的缺陷產(chǎn)品的問(wèn)題，避免了鎢絲切割成鎢桿后的不合格品混入合格品中的質(zhì)量隱患。該方法有效提高了燈成品的質(zhì)量，為制造高光效、長(zhǎng)壽命的照明產(chǎn)品提供了保障，為照明行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)辟了新的道路。

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