Устройство для ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения

 

Изобретение относится к устройствам для ультразвукового неразрушающего контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения, и может быть использовано для обнаружения дефектов в валах, осях машин и механизмов. Сокращение времени контроля и повышение достоверности контроля достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля содержит рабочую часть, выполненную в виде конуса, корпус, являющийся одновременно демпфером, протектор, выполняющий роль призмы с закрепленным на ней под определенным углом наклона пьезоэлементом. Содержит акустически разделенные протекторы с пьезоэлементами, закрепленными под разными углами ввода ультразвуковых волн. При этом один из пьезоэлементов закреплен на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода ультразвуковых колебаний, преимущественно от 5 до 30^o. Угол ввода ультразвуковых колебаний поперечных волн может составлять от 54 до 58^o, или от 23 до 27^o, или от 41 до 45^o. В центре корпуса может быть выполнено отверстие для подачи контактной жидкости, диаметр которого выбирают в зависимости от вязкости жидкости. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля изделий, в основном, имеющих сложную форму тел вращения, и может быть использовано для обнаружения дефектов в валах, осях машин и механизмов.

Известно устройство - ультразвуковой пьезопреобразователь, предназначенный для контроля изделий сложной формы, имеющих вид тел вращения, содержащее корпус и смонтированные на нем переключатель, коаксиальный разъем и протектор, выполняющий роль призмы, на которой установлены два излучателя продольных УЗ волн. (Руководство по испытанию на растяжение и дефектоскопированию вагонных деталей. ЦВТ-6. МПС СССР. - М.: Транспорт, 1982, 64 с.). Образующиеся при контроле поперечные волны снижают его достоверность.

Из известных устройств, предназначенных для контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения, наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпус, на котором смонтированы коаксиальный разъем и протектор, выполняющий роль призмы, на которой установлен излучатель поперечных УЗ волн. В этом устройстве, имеющем призму с конической излучающей поверхностью, сопрягающейся с поверхностью центрового отверстия проверяемой детали, смонтирован один излучатель поперечных волн для контроля ближней к излучателю зоны проверяемой детали (Й.Крауткремер, Е.Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов: Справочник. - М.: Металлургия, 1991, 439 с.).

Наличие в известном устройстве только одного излучателя УЗ волн на протекторе не позволяет контролировать по всему объему тела сложной формы. Если на одном протекторе будет установлено несколько излучателей - возможность контроля по всему объему появится, но наличие значительных реверберационных помех не обеспечит достоверность контроля.

Задачей изобретения является сокращение времени контроля и повышение достоверности контроля путем обеспечения возможности поочередного контроля различных зон в проверяемом изделии одним устройством, которая достигается тем, что в предлагаемом устройстве, излучающем поперечные УЗ волны, рабочая часть преобразователя выполнена в виде конуса, сопрягающегося с поверхностью центрового отверстия проверяемой детали, а корпус преобразователя является одновременно демпфером и содержит акустически разделенные протекторы с пьезоэлементами, закрепленными под разными углами ввода УЗ волн, при этом один из пьезоэлементов закреплен на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода УЗ колебаний, предпочтительно от 5 до 30 градусов.

Для подачи контактной жидкости в преобразователе выполнено отверстие, ось которого совпадает с осью симметрии преобразователя, диаметр которого выбирается в зависимости от вязкости жидкости.

На фиг. 1. представлен общий вид устройства.

Устройство содержит преобразователь конической формы 1 и кожух 2, на котором смонтированы разъем 3 для подключения устройства к дефектоскопу и переключатель 4 для поочередного подключения пьезоэлементов.

На фиг. 2 представлена конструкция преобразователя. Преобразователь содержит корпус 5, выполняющий роль демпфера, в котором расположены акустически разделенные протекторы 6, 7, 8 с закрепленными на них пьезоэлементами 9, 10, 11. По оси симметрии преобразователя выполнено отверстие 12 для подачи контактной (акустической) жидкости. Устройство устанавливают на коническую поверхность центрового отверстия контролируемого изделия и подают через отверстие 12 контактную жидкость, обеспечивающую надежный ввод УЗ колебаний в контролируемое тело.

Устройство с помощью разъема 3 подключают к сигнальному кабелю ультразвукового дефектоскопа для работы в совмещенном импульсном режиме ЭХО-методом.

Переключателем 4 устройства подключают к дефектоскопу пьезоэлемент 9, у которого угол ввода УЗ колебаний поперечных волн обеспечивает направление оси УЗ луча в среднюю часть оси. При этом угол ввода выбирают от 54 до 58 градусов. По отраженному эхо-сигналу от противоположного торца изделия настраивают диапазон дальности развертки дефектоскопа с тем, чтобы этот эхо-сигнал был расположен на линии развертки вблизи ее правого края. Чувствительность дефектоскопа предварительно определяют на контрольном образце проверяемой детали с выполненными в ней моделями дефектов с тем, чтобы амплитуда эхо-сигнала от модели дефекта на экране дефектоскопа достигала не менее половины средней линии экрана. Далее переключателем 4 устройства подключают к дефектоскопу пьезоэлемент 10, у которого угол ввода УЗ колебаний поперечных волн обеспечивает контроль оси под внешней кромкой ступицы колеса. При этом угол ввода составляет 23-27 градусов.

Далее переключателем 4 устройства подключают к дефектоскопу пьезоэлемент 11, закрепленный на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода УЗ колебаний, и у которого угол ввода УЗ колебаний поперечных волн обеспечивает контроль шейки и предподступичной части оси. При этом угол ввода составляет 41-45 градусов, а угол разворота выбран в диапазоне от 5 до 30 градусов.

Для обеспечения контроля изделия по всему объему устройство или изделие медленно вращают (со скоростью 3-6 об/мин).

Описанные операции контроля повторяют с вводом УЗ колебаний с противоположного торца изделия, используя то же устройство и те же режимы дефектоскопа с целью исключения пропуска дефектов, которые могут быть маскированы эхо-сигналами от отражателей типа галтелей и кромок напрессованных на изделие других деталей (колес, колец роликоподшипников).

Формула изобретения

1. Устройство для ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения, рабочая часть которого выполнена в виде конуса, излучающее поперечные ультразвуковые волны, содержащее корпус, протектор, выполняющий роль призмы, с закрепленным на ней под определенным углом наклона пьезоэлементом и демпфер, отличающееся тем, что корпус преобразователя является одновременно демпфером и содержит акустически разделенные протекторы с пьезоэлементами, закрепленными под разными углами ввода ультразвуковых волн, при этом один из пьезоэлементов закреплен на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода ультразвуковых колебаний.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для контроля средней части оси пьезоэлемент закрепляют так, что угол ввода ультразвуковых колебаний поперечных волн составляет от 54 до 58^o.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для контроля оси под внешней кромкой ступицы колеса пьезоэлемент закрепляют так, что угол ввода ультразвуковых колебаний поперечных волн составляет 23-27^o.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для контроля шейки и предподступичной части оси пьезоэлемент закрепляют так, что угол ввода ультразвуковых колебаний поперечных волн составляет 41-45^o.

5. Устройство по п.1 или 4, отличающееся тем, что пьезоэлемент закрепляют на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода ультразвуковых колебаний, 5-30^o.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в центре корпуса имеется отверстие для подачи контактной жидкости, при этом диаметр отверстия выбирают в зависимости от вязкости жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2