曲轴连杆衬套贴合度水浸超声C扫描检测

一. 连杆的组成：

连杆的核心构成包含连杆体、大头孔端盖、轴瓦、小头孔衬套及螺栓。其中连杆体又分为连杆小头孔、连杆大头孔与杆身三个关键部分。作为发动机的重要传力部件，连杆需在高温环境下承受交变载荷，同时伴随高速运动，工况极为苛刻。其质量直接关系到发动机运行的安全性与使用寿命，因此质量检测成为连杆生产流程中必不可少的关键环节。

二．连杆与衬套贴合检测:

连杆是发动机核心零部件，一端连接曲柄、一端衔接活塞，核心作用是传递动力与转矩。衬套通过过盈配合装配于连杆小头孔内，能有效减小活塞与连杆小头孔之间的摩擦磨损，延长部件使用寿命。

图片来源：柴油机连杆小头衬套磨损仿真及改进

连杆小头孔与衬套的配合面贴合程度，直接影响发动机运行安全与整体寿命 —— 若不贴合面积过大，会大幅增加衬套工作时断裂、脱落的风险，进而引发严重安全事故。当前企业采用的连杆与衬套配合面质量检测方法，普遍存在效率偏低、精度不足、依赖人工操作、易对工件造成损伤等问题。

图片来源：豆包AI

目前检测连杆衬套贴合质量的方法有表面形貌测量法、几何形状误差测量法、压出力测试法、划痕面积计算法，但这几种方法都存在一定不足，现行的检测衬套贴合度的方法存在许多问题，如：

1. 检测是破坏性的，只能进行抽样检测，且浪费资源，增加成本。

2. 检测依靠人工操作，肉眼判断，误差大，检测精度 和效率低下。

三.连杆衬套贴合度超声波检测

超声波检测作为无损检测行业的“老大哥”——具备检测速度快、精度高、成本低、不污染环境以及对人体健康无危害等优势，可以有效检测材料内部或结合面的微小缺陷。超声波检测发展：二十世纪20年代，最早由前苏联科学家Sokolov发现并穿透材料检测工件内部缺陷，直至1952年国内第一台超声波检测仪器才被研制出。在此之间我们经历了无数次科研实验研究，目前国内关于超声无损检测也有了自己的核心技术。

超声检测代表设备：水浸超声扫描显微镜（英文：Scanning Acoustic Microscope）简称超声SAM，是一种以水为耦合介质，即传播媒介；以声波作为探测信号，通过高频超声换能器接收到的反射和透射信号，利用特殊的软件构建出二维的C扫描图像的声学检测设备。

通过高频超声探头像被检材料发射超声波、超声波在材料中传播，当遇到材料内部的缺陷或界面时，部分能量会被反射回来，探头接收反射回来的超声波，并将其转换成电信号，最终可以生成可视化超声C扫描图像。

连杆衬套接合面配合质量的检测主要存在三方面难点：

1.探头适配难题：连杆小头孔为大曲率结构，常规超声波探头无法适配，需定制化设计才能伸入检测。

2.缺陷分辨难题：衬套厚度薄（通常1~2mm，导油槽处更薄），而超声波检测存在2~3mm盲区，近表面缺陷的回波易与界面回波混叠，导致缺陷难分辨。

3.数据获取难题：接合面配合情况未知且过盈配合区域封闭，常规方法难检测其状态，获取参考用的缺陷数据成为关键问题。

针对以上连杆衬套贴合质量检测问题，国内超声设备研发厂家北京采声科技有限公司，作为无损检测行业首批从业者，利用超声波检测的原理，设计出了发动机轴套水浸超声系统，适配汽车发动机零部件检测（轴瓦、曲轴、转子）等结构。

技术人员先根据曲轴连杆的形状特点，制作扫查运动工装（左图）通过步进电机带动超声波探头进行旋转运动，扫查路径（右图），这种方式可以满足连杆衬套贴合质量的高精度扫查以及行程要求。

曲轴连杆衬套贴合度水浸超声C扫描检测

水浸超声C扫成像设备，是目前满足无损检测连杆衬套贴合质量的最佳手段，不仅可以实现自动化检测还可以自动统计贴合质量百分比，可区分内部脱粘、夹杂、孔洞等缺陷。