轴承故障检测中超声波检测技术的操作流程详解

轴承是机械设备的核心转动部件，其故障会直接导致停机、减产甚至安全事故，因此精准高效的故障检测是设备维护的核心环节。超声波检测技术凭借非接触、高灵敏度、可早期发现微裂纹等优势，成为轴承故障检测的关键手段。掌握其标准化操作流程，既能确保检测结果的准确性，也能提升检测效率——本文将从前期准备到结果反馈，详细拆解轴承故障检测中超声波检测技术的操作流程，覆盖每一步的关键细节与注意事项。

前期准备：从设备到信息的全面梳理

前期准备的第一步是设备状态检查。超声波检测仪需外观无破损、按键灵敏、显示屏清晰；探头要检查保护膜是否完好（无裂纹或磨损），探头线连接牢固（无老化或断线）；电池需充满电或连接外接电源，避免检测中断。若设备有自检功能，需运行自检程序确认发射与接收电路正常。

人员资质是不可忽视的环节。操作超声波检测仪的人员需经过专业培训，掌握超声检测原理、设备操作及故障判别知识，最好持有无损检测（UT）二级及以上证书——这能确保在检测中正确处理突发情况，比如探头耦合不良或信号干扰。

此外，需收集被测轴承的基础信息：包括型号（如深沟球轴承6205）、尺寸（内径、外径、宽度）、运行时间、负载类型（径向/轴向）、转速、历史故障记录及最近一次维护时间。这些信息能预判故障可能发生的部位，比如长期承受径向载荷的轴承，外圈负载区更易出现剥落。

设备校准：确保精度的基础步骤

设备校准需使用符合GB/T 11344-2012标准的试块，常用CS-1-5试块（校准灵敏度）或IIW试块（校准声速）。试块表面需清洁无锈蚀，避免耦合不良影响校准结果。

校准步骤分三步：先连接探头与检测仪，选择“校准”模式；再在试块标准反射面（如CS-1-5的φ2mm平底孔）涂抹耦合剂，将探头垂直压在试块上；最后调整“声速”参数（钢材一般设为5900m/s），直到反射波位置与试块标准深度一致（如10mm深度对应10mm刻度）。

灵敏度校准需调整“增益”旋钮，使标准反射波幅值达到显示屏满刻度的80%——这是基准灵敏度。校准后需用另一处标准反射面验证（如20mm深度孔），若误差≤5%则有效。注意：每次检测前、更换探头或设备断电后，都需重新校准。

检测位置确定：聚焦故障高发区

轴承故障高发于内圈、外圈、滚动体和保持架，检测点需覆盖这些区域。内圈与轴配合，易出现疲劳裂纹，需沿圆周每隔30°选一个点（共12个）；外圈与轴承座配合，故障多在负载区（下半圈），需每隔20°选点，同时在非负载区选2-3个对照点。

滚动体故障会导致周期性振动，检测时需缓慢转动轴承（转速≤10rpm），让滚动体依次通过探头下方，每个滚动体对应一个检测点；保持架故障多为变形或磨损，需在保持架与滚动体的间隙处每隔45°选点，重点检查铆钉或焊接处。

检测面前需清洁：用砂纸打磨至Ra≤6.3μm，去除油污、铁锈或灰尘——表面粗糙度太高会影响超声波传递，导致信号变弱或失真。

耦合剂使用：消除空气干扰的关键

耦合剂的核心作用是填充探头与检测面之间的空气间隙——空气会反射99%以上的超声波，没有耦合剂就无法检测内部缺陷。选择耦合剂需遵循三个原则：粘度适中（太稀易流淌，太稠增加阻力）、无腐蚀性（不损伤轴承或探头）、声阻抗接近钢材（减少声能损失）。

常用耦合剂有甘油、专用超声耦合剂或水（仅短时间使用）。涂抹技巧：用棉签取少量，均匀涂成薄膜（厚度0.1-0.2mm）——不要涂太多，否则耦合剂层过厚会削弱信号。检测中若耦合剂干涸，需及时补充；检测后用布擦去残留，避免腐蚀轴承。

参数设置：匹配轴承特性的精准调整

频率选择需对应轴承尺寸：小轴承（内径≤20mm）用5MHz探头（高频分辨率高，检测微小裂纹）；大轴承（内径≥50mm）用2MHz探头（低频穿透深，覆盖内部深处）。

增益调节需平衡背景噪声与信号：先调至最低，再缓慢增加，直到背景噪声幅值占满刻度的10%-20%——此时异常信号能清晰区分。增益过高会放大噪声，掩盖缺陷；过低会错过微小缺陷。

扫描范围需覆盖检测厚度的两倍（如内圈厚度5mm，扫描范围设为10mm），确保检测全厚度缺陷；闸门设置需锁定检测区域（如检测内圈表面裂纹，闸门设为0-2mm），排除轴承座或轴的干扰信号。

数据采集：规范动作确保信号准确

采集时，探头需垂直于检测面（入射角≤5°），施加1-2N压力（过大损坏探头，过小耦合不良）。移动速度≤10mm/s——缓慢移动才能捕捉每个点的信号，过快会遗漏缺陷。

内圈检测需固定轴，转动外圈让探头沿圆周移动；外圈检测需固定轴承座，转动轴让探头沿外圈移动。每个点停留1-2秒，观察波形：若出现高幅脉冲或周期性信号，用记号笔标记位置，并记录幅值、频率及波形特征。

数据存储需用检测仪内置功能，文件名包含轴承编号、日期、部位（如“6205-20240520-内圈-01”），便于后续查询对比。

信号分析：区分正常与异常的核心逻辑

正常轴承的信号是均匀低幅噪声（幅值≤20mV），波形无明显峰值，频域（FFT）无特征频率。异常信号需按故障类型判断：裂纹会产生尖锐高幅脉冲（幅值≥50mV），波形陡峭；剥落会产生周期性脉冲，周期与滚动体通过故障点的时间一致；保持架故障会产生不规则间歇信号，波形杂乱。

特征频率计算是关键：比如6205轴承（r=9，d=7.94mm，D=39.04mm，α=0°，n=1450rpm），滚动体故障频率f_b=1450×9/60×(1-7.94/39.04)≈175Hz——若检测到175Hz的周期性信号，说明滚动体故障。

分析时需结合多个特征：不仅看幅值，还要看波形周期性、频域特征及信号位置，避免误判（比如油污导致的耦合不良会产生高幅噪声，需清洁后重新检测）。

故障判定：基于标准与数据的结论

判定需依据GB/T 18852-2002或ISO 15242等标准——比如GB/T 18852规定，轴承振动速度有效值超过C类限值（一般机械）时判定为故障。同时需结合历史数据：若同一轴承信号从15mV增至60mV，即使未超标准，也需判定异常（故障在发展）。

干扰排除很重要：探头倾斜会导致反射信号异常，需调整角度；附近电机振动会传入检测仪，需关闭设备后重新检测。故障严重程度分三级：轻微（幅值是正常2-3倍，特征弱）——定期监测；中度（3-5倍，特征明显）——计划维修；严重（5倍以上，特征强烈）——立即停机。

检测后处理：规范收尾保障后续工作

检测结束后，先清洁设备：用布擦去探头耦合剂，油污用酒精擦拭；检测仪关闭电源放入专用箱，避免碰撞受潮；探头线整理好，避免打折。

数据整理需导入电脑，按轴承编号、日期、部位分类存储，建立档案（包含基本信息、参数、波形、特征频率、判定结果）。结果反馈需提交检测报告，明确故障位置（如内圈3点钟方向）、类型（疲劳裂纹）、严重程度及处理建议（两周内更换），并附波形图和频率分析。

设备维护需定期进行：电池充满电，探头每月校准一次，检测仪每年送第三方检定——这能确保设备长期稳定，下次检测的准确性。