Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода

 

Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединений . Целью изобретения являются повышение производительности контроля путем автоматической установки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний благодаря взаимодействию магнитных полей постоянного магнита и электромагнита и расширение области применения за счет возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматизированном контроле. Первоначальный угол ввода устанавливается подачей на электромагнит постоянного тока заданной полярности и величины, в результате чего постоянньй магнит, жестко связанный с поворотным элементом и установленный симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита, поворачивается так, что перпендикулярная оси вращения поворотного элемента акустическая ось пьезопластины занимает определенное положение. Затем в ходе контроля на электромагнит подают циклическое напряжение, в результате чего цилиндрический поворотный элемент с закрепленной на нем пьезопластиной совершает поворотные колебания, что обеспечивает качание угла ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие. 4 ил. Л i С71 СО со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3781038/25-28 (22) 14.08.84 (46) 23.07.86. Бюл. ¹ 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.Я. Кондрацкий, И.И. Фак и О.В. Литвинов (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 107280, кл. G 01 И 29/04, 1956.

Авторское свидетельство СССР

¹ 461349, кл. G 01 N 29/04, 1973. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ ВВОДА (57) Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединений. Целью изобретения являются повышение производительности контроля путем автоматической установки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний благодаря взаимодействию магнитных полей постоянного

„„SU„„1245994 А 1 магнита и электромагнита и расширение области применения за счет возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматизированном контроле. Первоначальный угол ввода устанавливается подачей на электромагнит постоянного тока заданной полярности и величины, в результате чего постоянный магнит, жестко связанный с поворотным эле— ментом и установленный симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита, поворачивается так, что перпендикулярная оси вращения поворотного элемента акустическая ось пьезопластины занимает определенное положение. Затем в ходе контроля на электромагнит подают циклическое напряжение, в результате чего цилиндрический поворотный элемент с закрепленной на нем пьезопластиной совершает поворотные колебания, что обеспечивает качание угла ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие.

4. ил.

1245994

Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединеНий, например листов.

Цель изобретения — повышение производительности контроля и расшире— ние области применения за счет автоматической настройки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний и возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматическом контроле.

На фиг. 1 представлен ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода по оси вращения поворотного элемента, разрез, на фиг. 2 резрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 схема прозвучивания сварного соединения преобразователем с переменным углом ввода.

Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода содержит полый корпус 1, установленный в нем с возможностью вращения цилиндрический поворотный элемент 2 и закрепленную на поворотном элементе пьезопласти«у 3, акустическая ось которой перпендикулярна оси вращения поворотного элемента 2. Также преобразователь содержит электромагнит 4 и постоянный магнит 5, жестко связанный с поворотным элементом 2 и установленный симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита 4.

Кроме того, преобразователь содержит расположенный с тыльной стороны пьезопластины 3 демпфер 6, расположенную с противоположной стороны пьезопластины 3 систему 7 и покрывающий изнутри корпус 1 поглотитель 8.

Жидкость 9 заполняет полость корпуса 1, Постоянный магнит 5 может быть выполнен, например, цилиндрическим с намагниченностью вдоль одного из диаметров и жестко крепиться к торцу поворотного элемента 2, размещаясь а то же время в кольцевом зазоре электромагнита 4. Позицией 10 (фиг.4) обозначено контролируемое из,целие.

Преобразователь с переменным углом ввода работает следующим образом.

При обесточенном электромагните 4 постоянный магнит 5 устанавливается так, что его ось намагничивания совпадает с осью симметрии магнитопро45

40 вода электромагнита 4 (фиг. 2). Так как постоянный магнит 5 может занять положение диаметрально противоположное рабочему„ в конструкции преобразователя предусмотрен ограничитель (не показан), обеспечивающий установку магнита 5 и поворотного элемента

2 с пьезопластиной 3 в рабочее положение, Первоначальный угол ввода колебаний устанавливается на электромагнит 4 постоянного тока заданной полярности и величины. Угол поворота магнита 5 прямо пропорционален величине тока.

Затем устанавливают преобразователь на контролируемое изделие 10, изучают и принимают при помощи пьезопластины 3, задемпфированной демпфером 6, колебания и одновременно подают на электромагнит 4 циклическое напряжение. Угол ввода, частота и размах колебаний угла ввода относительно первоначально установленного угла определяются параметрами подаваемого циклического напряжения и могут в ходе контроля плавно изменяться.

Цилиндрическая форма поворотного элемента выполненного, например, из оргстекла, обеспечивает уравновешенность системы и минимальное сопротивление жидкости 9 при повороте, что увеличивает быстродействие преобразователя. Поглотитель 8 предотвращает возникновение реверберационных шумов внутри корпуса 1. Использование системы 7 линз, вписанных в цилиндр, образуемый поворотным элементом 2, позволяет повысить достоверность контроля, не нарушая при этом цилиндрической формы поворотного элемента 2.

Высота А установки поворотного элемента 2 выбирается в зависимости от необходимого диапазона углов ввода ультразвуковых колебаний в изделие 10. Так, например, высоту Н установки поворотного элемента 2, исходя из условия прозвучивания верхней части сварного шва изделия 10 однократно отраженным лучом, углом ввода, равным 50, при пересечении с о осью шва у наружной поверхности и прозвучивания нижней части сварного шва изделия 10 прямым лучом с углом о ввода, равным 70, при пересечении с осью на. глубине 0,75-0,83 от толщиныд изделия,выбираютиз выражения

1245994

d. k

tg (агс s in (— — sir. 7 се с

Н = 10 ° cLR

Фиг 1 где k = 0,05-0,30; с — скорость распространения

9 продольных колебаний в жидкости 9;

С вЂ” скорость распространения not перечных колебаний в ма— териале контролируемого изделия 10.

При контроле сварных соединений изделий 10 из стали и алюминия и при использовании в качестве жидкости 9 воды выражение для выбора Н принймает вид

Так, преобразователь с Н=20 мм обеспечивает контроль изделия 10 с толциной cL 8-40 мм только за счет качания угла ввода без перемещения преобразователя по поверхности изделия 10.

Таким образом, УЗ преобразователь с переменным углом ввода обеспечивает повышение производительности контроля за счет возможности произведения автоматической установки первоначального угла ввода благода— ря взаимодействию магнитных полей постоянного магнита и электромагни J

0 )f -tg (arcsin(- -sir. 50) с

5 та и расширяет область применения за счет возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматизированном контроле благодаря изменению в широких предеt0 лах параметров контроля: угла ввода, пределов изменения (качания) угла ввода и скорости (частоты) изменения угла ввода.

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода, содержащий полый корпус, заполненный жидкостью, 20 установленный в нем с возможностью вращения поворотный элемент, пьезопластину, закрепленную на поворотном элементе, и электромагнит, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности контроля и расширения области применения, он снабжен постоянным магнитом, жестко связанным с поворот— ным элементом и установленным сим30 метрично относительно его оси вра— щения между полюсами электромагнита, поворотный элемент выполнен цилиндрическим, а акустическая ось пьезопластины перпендикулярна оси вращения поворотного элемента.

1245994

1245994

Составитель В. Гондаревский

Техред О.Сопко Корректор M.Ïoæo

Редактор Н. Яцола

Заказ 3993/37

Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4