[发明专利]轧辊疲劳硬化层的超声共振谱检测方法

权利要求书

1.一种轧辊疲劳硬化层的超声共振谱检测方法，所述轧辊是使用过的，其轧辊表面以下首先是疲劳硬化层，然后是轧辊工作层，其特征在于所述检测方法包含以下步骤：

S1，对轧辊表面进行磨床加工，使轧辊表面粗糙度一致；

S2，向所述轧辊疲劳硬化层发射宽频带超声信号，该信号作为轧辊疲劳硬化层的作用信号，轧辊疲劳硬化层在宽频带超声信号作用下，在某个频率段发生共振作用，然后接收该发生共振作用后的超声信号，并从中得知轧辊疲劳硬化层引起的超声共振圆频率ω_共振及共振振幅A_共振；

S3，根据超声共振圆频率ω_共振得到疲劳硬化层引起的超声共振频率f_共振，对超声共振频率f_共振进行带通滤波处理，选取超声共振频率f_共振中心一定频带内的超声共振谱信号；

S4，在上述超声共振频率f_共振中心一定频带内的超声共振谱信号中，从超声共振频率f_共振处检测信号谱峰，并与同样检测条件下带有疲劳硬化层的标准试块的谱峰比对；

S5，根据与标准试块的谱峰比对结果，对检测得到的谱峰强度利用幅值量化方法的进行量化处理；

S6，根据谱峰强度量化值结果和相应的在轧辊上的检测位置，图像化处理成在轧辊周身各位置点上的检测共振峰量化分布图，得到表征轧辊表面疲劳硬化层整体分布情况的共振谱峰C扫描分布图。

2.如权利要求1所述的轧辊疲劳硬化层的超声共振谱检测方法，其特征在于：

所述步骤S1中，轧辊表面加工后的粗糙度不超过2μm。

3.如权利要求1所述的轧辊疲劳硬化层的超声共振谱检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，作用在轧辊疲劳硬化层上的宽频带超声信号的频率范围为15MHz～50MHz。

4.如权利要求1所述的轧辊疲劳硬化层的超声共振谱检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，轧辊疲劳硬化层引起的超声共振圆频率ω_共振及共振振幅A_共振由以下关系式得知：

所述疲劳硬化层是一个振动系统，其在超声信号声波振动作用和疲劳硬化层材料阻力的共同作用下形成受迫振动，在超声信号的外力作功和阻力作功相等时，该受迫振动是一个简谐振动，所述超声信号的外力F为：F＝H·cosω′t，其中H为外力力幅，ω′为外力圆频率，则该简谐振动的振幅y为：

y＝Acos(ω′t+θ′)    公式(1)

公式1中A为受到周期性外力作用时的实际振幅，其值由下式：

A=Hm(ω02-ω′2)+4β2ω′2]]>公式(2)

θ′=arctg(-2βω′ω02-ω′2)]]>公式(3)

其中，y的单位为米；ω₀为疲劳硬化层振动系统的固有圆频率，在实测时从频谱中可以测得。其单位为秒-1；t为超声信号的作用时间，单位为秒；m为振动介质质量，单位为千克；β为疲劳硬化层材料阻尼系数，单位为牛顿·秒/米；

从公式(2)得知，疲劳硬化层受到周期性外力作用时的实际振幅A受到外力圆频率ω′的影响，在满足下述条件的频率处：

dAdω′=0]]>公式(4)

实际振幅A取得极大值，发生共振现象，共振振幅和轧辊的初相与疲劳硬化层的性质、阻力和外力有关，产生的超声共振圆频率ω_共振及共振振幅A_共振表述为：

公式(5)

公式(6)