Устройство для ультразвукового контроля с переменным углом ввода

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение точности и производительности определения параметров дефектов за счет обеспечения автоматического пересечения излучаемого ультразвукового (УЗ) пучка при различных углах ввода в одной точке в ходе сканирования. Фиксируют на поверхности изделия 16 стойку 10 с магнитным держателем 15 над дефктом 17 и устанавливают полузн 11 на стойке 10 на высоте, соответствующей глубине залегания дефекта 17. В ходе изменения расстояния между стойками 10 и корпусом 1 (сканирования) цилиндр 12 направляющего элемента вместе с расположенной в его отверстии 13 планкой 18 поворачивается вокруг своей оси. Планка 18 через звенья 8 и 9 перемещает шарнир 5 в направляющем пазу 3 корпуса 1 и через звено 7 поворачивает звено 6 вокруг шарнира 4. В результате угол наклона пьезоэлемента 14 меняется таким образом, что его акустическая ось всегда попадает в исследуемую точку сечения дефекта 17. 2 ил.

„„Я0„„15892 О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<51)5 О 01 И 29/04

OflHCAHHE HSOBPETEHHH

К А ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сл

СО

CO

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4478959/25-28 (22) 01.09.88 (46) 30.08.90. Бюл. < 32 (71) Научно-производственное обьединение по технологии машиностроения нЦНИИТМАШ" (72) Г.А.Алексеев, В.Е.Белый, Н.Г.Рулева, И.Ф.Щедрин, А.Е.Никишов, С.П.Плаксин и И.В.Буряк (53) 620.179 ° 16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 728076, Ka. G 0! N 29/04, 1976.

Патент Великобритании М 1482077, кл. С 01 И 29/04, 1977.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ С ПЕРЕИЕННЫИ УГЛОИ ВВОДА (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение точности и производительности определения параметров дефектов за счет обеспечения автоматического пересечения излучаемого ультразвукового (УЗ) пучка при различных уг" лах ввода в одной точке в ходе сканирования, Фиксируют на поверхности изделия 16 стойку 10 с магнитным держателем 15 над дефектом 17 и устанавливают ползун 11 на стойке 10 нВ высоте, соответствующей глубине залегания дефекта 17. В ходе изменения расстояния между стойкой 10 и корпусом 1 (сканирования) цилиндр

12 направляющего элемента вместе с расположенной в его отверстии 13 планкой 18 поворачивается вокруг

|своей оси. Планка 18 через звенья

8 и 9 перемещают шарнир 5 в направляющем пазу 3 корпуса 1 и через зве но 7 поворачивает звено 6 вокруг шарнира 4. В результате угол наклона пьезоэлемента 14 меняется таким образом, что его акустическая ось всегда попадает в исследуемую точку сечения дефекта. 17. 2 ил.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушаюц>его контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии иэделий при определении параметров дефекта.

Цель изобретения - повышение точности и производительности опреде1 ления параметров дефектов за счет пересечения излучаемого УЗ-пучка при различных углах ввода в одной точке поверхности дефекта, автоматически происходяц>его в ходе сканирования изделия.

На фиг. 1 представлено устройство для УЗ-контроля с еременным углом ввода; на фиг. 2 - кинематичес" кая схема, иллюстрирующая его рабо" ту.

Устройство для контроля с переменным углом ввода содержит корпус 1 с рабочей поверхностью 2 и направляю" щим пазом 3, перпендикулярным его рабочей поверхности 2, и два шарнира 4 и 5, установленные в корпусе

1 так, что их оси вращения параллель- 40 ны его рабочей поверхности 2. Первый шарнир 4 закреплен в корпусе 1 на линии, проходящей от паза 3 к рабочей поверхности 2 корпуса 1, а второй шарнир 5 установлен с возможностью перемещения вдоль направляющего паза 3, Устройство также содержит первое звено 6, взаимодействующее с шарниром 4, второе звено 7,, взаимодействующее с шарниром 5, третье звено 8, взаимодействующее с шарниром 5, и четвертое звено 9, взаимодействуюц>ее с шарниром 4. Кроме того, устройство содержит стойку 10, установленный с возможностью перемещения вдаль стойки 10 и фик 55 сации на ней ползун 11 и направляющий элемент, выполненный в. виде цилиндра 12 с отверстием 13, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси на ползуне 11. Ось вращения цилиндра 12 параллельна осям вращения шарниров 4 и 5. Отверстие 13 цилиндра 12 перпендикулярно его оси врац>ения и проходит через нее. Устройство еще содержит пьезоэлемент 14, жесткб связанный с звеном 6 так, что его акустическая ось параллельна планке 6, а ось вращения проходит через его центр и магнитный держатель 15,закрепленный на стойке 1 О таким образом, что при его установке на контролируемое изделие 16 с дефектом 17 стойка 10 располагается параллельно пазу 3 корпуса 1. Звенья 6 - 9 образуют шарнирный параллелограмм, в виде которого выполнен механизм поворота пьезоэлемента 14. Устройство также содержит направляющую планку

18, проходяц>ую через отверстие 13 цилиндра 12 и жестко связанную со звеном 9. Длины а и Ь звеньев 7 и 9, 6 и 8 соответственно выбраны из соотношения а/Ь = si /sin р = С„ /С„ где а(- угол ввода УЗ-колебаний в материал изделия 16; ф — угол падения УЗ-колебаний на рабочую поверхность 2 корпуса 1;

С „ „ - скорость распространения

УЗ-колебаний в материале изделия 16

Сц - скорость распространения

УЗ- колеба ни и в ма т ериа ле корпуса 1 на участке от пье зоэлемента 14 до рабочей поверхности 2 корпуса 1.

Устройство для УЗ-контроля с переменным углом ввода работает следующим образом.

5 138920

Для зафиксированного при обычном

УЗ-контроле дефекта 17 изделия 16 определяют глубину залегания и отмечают на поверхности изделия 16 место над дефектом 17. Устанавливают на поверхности изделия 16 устройство так, чтобы стойка 10 с магнитным держателем 15 находилась над дефектом 17.

Устанавливают ползун 11 на стойке 10 !ð в положение, соответствующее глубине залегания обнаруженного дефекта 17 (для удобства на стойке 10 нанесена шкала), и фиксируют его в этом положении. Перемещают по поверхности изделия 16 корпус 1 из положения в положение II (фиг. 2), изменяя расстояние между стойкой 10 и корпусом

1. При этом цилиндр 12 направляющего элемента поворачивается вокруг 20 своей оси и заставляет повернуться вставленную в его отверстие 13 направляющую планку 18. Планка 18 через звенья 8 и 9 вызывает перемещение шарнира 5 в направляющем пазу 3, в 25 результате чего через звено 7 вращательное движение передается звену 6, а пьезоэлемент l4 вращается относительно оси шарнира 4. Угол наклона пьезоэлемента 14 меняется механизмом поворота с изменением расстояния таким образом, что его акустическая ось всегда попадает в исследуемую точку сечения дефекта 17. Пересечение акус" тических лучей в одной точке обусловлено как выбором длин а и Ь звеньев 6 - 9 параллелограмма в зависимости от скорости распространения УЗколебаний в материалах изделия 1 и корпуса 2р так и Выбором расстояния 40 от плоскости, параллельной поверхности контролируемого изделия 16 и проходящей через геометрический центр пьезоэлемента 14 до оси враще" ния цилиндра 12, равным глубине 4> залегания дефекта 17, увеличенной на высоту расположения мнимого излучателя над поверхностью изделия 16.

Увеличение вызвано необходимостью учета пути, проходимого УЗ-колебаниями в корпусе 1, и осуществляется приведением действительного излучения (Аz, А ;,- на фиг. 2) к минимуму (А, A < на фиг. 2), расположенному на продолжении луча в материале изделия l6 s корпус 1, на расстояние, равное действительному пути УЗ-колебаний в корпусе 1, уменьшенному в соответствии с отношением скоростей

0 6 распространения 3-колебаний в материалах корпуса 1 и контролируемого изделия 16. В процессе перемещения корпуса 1 пьезоэлементом 14 излучают в изделие 16 УЗ-колебания и принимают отраженные от дефекта 17 эхоимпульсы, измеряют их амплитуду для каждого нового положения пьезоэлемента 14, получают кривую зависимости амплитуды от угла ввода и по фор.ме кривой определяют конфигурацию и ориентацию дефекта.

Устройство может быть использовано с УЗ-преобразователем с переменным углом ввода, включающим призму с отверстием и размещенную в нем конусную или цилиндрическую поворотную вставку с пьезоэлементом. формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля с переменным углом ввода, содержащее корпус с рабочей поверхностью, установленный в корпусе пьезоэлемент и связанный с ним механизм поворота пьезоэлемента, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности определения параметров дефектов, оно снабжено стойкой,. ползуном, установ.ленным с возможностью перемещения вдоль стойки и Фиксации на ней, уста" новленным на ползуне с возможностью вращения вокруг своей оси направляющим элементом, выполненным в виде цилиндра с отверстием, перпендикулярным оси цилиндра и проходящим через нее, и направляющей планкой, прохо" дящей через отверстие цилиндра, корпус выполнен с перпендикулярным его рабочей поверхности направляющим пазом, механизм поворота пьезоэлемента выполнен в виде шарнирного параллелограмма, два противоположных шарнира которого установлены на корпусе на одной прямой, один из них установлен неподвижно, а другой - с возможностью перемещения вдоль направ" ляющего паза корпуса, одно звено параллелограмма, взаимодействующее с неподвижно установленным шарниром, жестко связано с направляющей планкой, другое звено, взаимодействующее с неподвижно установленным шарниром, жестко связано с пьезоэлементом так, что его акустическая ось параллельна этому звену, а ось вращения проходит через его центр.

1589200

Составитель В. Гондаре вский

Техред Л,Олийнык Корректор М.йароши

Редактор Н.Кепемеш

Заказ 2538 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101