基于聲卡的頂錘破裂實時檢測系統方案設計

劉棟，任天平

(鄭州大學機械工程學院，河南鄭州 450001)

六面頂壓機是目前國內超高壓高溫靜壓法合成人造金剛石的主要生產設備。頂錘，主要材料是鎢鈷系列硬質合金，安裝在六面頂壓機活塞的大墊塊頂部使用。當受油缸驅動一組6個頂錘閉合形成高壓腔時，腔體內可達到10～20 GPa以上的壓力和攝氏1 500℃以上的溫度，承受著壓應力、拉應力以及剪切應力，處于超臨界狀態下工作。由于頂錘內部的缺陷造成的應力集中不能通過塑性變形得到消除，以及頂錘校對不當、合成塊放置不當等外界因素影響，頂錘發生破裂。如果未及時發現，進行卸壓停熱操作，將會導致高壓腔內壓力外泄，進而造成碎屑及合成塊飛濺、“放炮”、多個頂錘損壞等危害，帶來巨大的人員傷亡隱患和經濟損失。六面頂壓機頂錘破裂在線無損檢測預報警顯得非常重要，有顯著的經濟意義及社會意義。

現階段對于頂錘破裂的檢測，并無可靠實用的技術，主要是通過生產現場有經驗的合成工通過聽聲音的方式來判斷 (頂錘破裂時，發出類似鋸條掰斷的聲音)，以預防為主。基于此，認為當頂錘產生宏觀裂紋進而產生聲音時或之前，產生了音頻段的特征信號。該特征信號可以是音頻信號或者是頂錘破裂所產生的振動信號，文中采集的是振動信號而非音頻信號以屏蔽環境噪聲的干擾。經過現場信號采集，確定了頂錘破裂時存在該頻譜分布異常的特征信號。通過對該特征信號的識別，實現頂錘破裂的報警。……