Комбинированная искательная головка

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов сцепления в многослойных металлических листах и изделиях, изготовленных из них, в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение достоверности контроля многослойных металлических изделий за счет исключения влияния поверхностных дефектов на результаты контроля - достигается за счет того, что искательная головка, содержащая корпус, размещенный в корпусе демпфер , закрепленный на его торце пьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, снабжена двумя идентичными дополнительными .катушками индуктивности, соединенными последовательно-согласно , корпус выполнен в виде ферритового кольца, на котором размещена первая катушка, а дополнительные катушки расположены диаметрально снаружи ферритового кольца у его рабочего торца. 1 ил.. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 29/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

Ю

СО

00 4 (21) 4692493/28 (22) 19.05.89 (46) 23.04,92, Бюл, ¹ 15 (71) Конструкторское бюро машиностроения (72) Э.П.Иванов и А,В.Говоруха (53) 620,179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 191868, кл, G 01 N 29/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 359588, кл. G 01 N 29/04, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N 522407, кл. G 01 N 29/04, 1979. (54) КОМБИНИРОВАННАЯ ИСКАТЕЛЬНАЯ

ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов сцепления в многоИзобретение касается неразрушающих методов контроля с помощью ультразвука и вихревых токов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для выявления дефектов в многослойных металлических конструкциях и изделиях, изготовленных из немагнитных материалов.

Известна измерительная головка для ультразвукового теневого дефектоскопа, содержащая ультразвуковой преобразователь. и электромагнитный преобразователь, с по- мощью которого осуществляется отстройка от влияния биений стержня в процессе контроля на его результаты.

Недостатком измерительной головки является низкая достоверность контроля, поскольку ультразвуковой преобразователь Ы 1728787 А1 слойных металлических листах и изделиях, изготовленных из них, в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения— повышение достоверности контроля многослойных металлических изделий за счет исключения влияния поверхностных дефектов на результаты контроля — достигается за счет того, что искательная головка, содержащая корпус, размещенный в корпусе демпфер, закрепленный на его торце пьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, снабжена двумя идентичными дополнительными .катушками индуктивности, соединенными последовательно-согласно, корпус выполнен в виде ферритового кольца, на котором размещена первая катушка, а дополнительные катушки расположены диаметрально снаружи ферритового кольца у его рабочего торца. 1 ил., наряду с внутренними дефектами контролируемого объекта в равной степени.фиксирует и внешние его повреждения типа вмятин, забоин, царапин и рисок, не влияющих на качество изделия. А электромагнитный преобразователь, выполненный B виде катушки индуктивности, нечувствителен к поверхностн ы м дефектам и не может быть. испол ьзован для отстройки от них.

Известен дефектоскоп, содержащий генераторы и приемники ультразвуковых и электромагнитных сигналов, излучающую и приемную ультразвуковые головки, связанные соответственно с выходом генератора и входом приемника ультразвуковых сигналов, антенны, связанные с выходом генератора электромагнитных сигналов и входом

1728787

55 приемника этих сигналов, при этом каждая ультразвуковая головка и соответствующая антенна объединены в одну измерительную головку, которая выполнена в виде кольцевого пьезопреобразователя, через центральное отверстие которого пропущена эта антенна, а контактирующая часть измерительной головки выполнена из звукопрозрачного материала, например пресс-материала типа оргстекла, Измерительная головка, описанного дефектоскопа, имеет тот же недостаток, что и предыдущая, так как ультразвуковой кольцевой преобразователь чувствителен в равной степени к внутренним дефектам и поверхностным повреждениям, а антенны предназначены для, контроля радиопрозрачной части изделия и не могут быть использованы для отстройки от регистрации поверхностных повреждений нерадиопрозрачной части изделия.

Наиболее близкой к изобретению является комбинированная измерительная головка для ультразвукового резонансного толщиномера, содержащая корпус, размещенный в корпусе демпфер, закрепленный на его торце пьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, выполненную в виде плоской спирали.

Однако такая измерительная головка предназначена для измерения толщины стенок металлических изделий через пленочное покрытие с изменяющейся толщиной при помощи ее ультразвукового преобразователя, а ее катушка индуктивности предназначена для отстройки от влияния изменений толщины пленки на результаты измерения толщины изделия.

Измерительная головка не может быть использована для выявления дефектов ввиду высокой чувствительности ультразвукового преобразователя к поверхностным дефектам и низкой чувствительности к ним катушки индуктивности, выполненной в виде плоской спирали, Кроме того, дефекты могут регистрироваться только одновременно обоими элементами; пьезопреобразователем и катушкой индуктивности из-за их осевой симметрии в измерительной головке. что не позволяет разделить их регистрацию.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля многослойных металлических изделий за счет исключения влияния поверхностных дефектов на результаты контроля.

Поставленная цель достигается тем, что она снабжена двумя идентичными дополнительными цилиндрическими катушками индуктивности, соединенными последовательно-согласно, корпус представляет со5

50 бой ферритовое кольцо, первая катушка индуктивности выполнена цилиндрической и расположена снаружи ферритового кольца, а дополнительные катушки индуктивности установлены диаметрально снаружи ферритового кольца у рабочего торца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярны плоскостям витков первой катушки индуктивности.

Предлагаемая искательная головка отличается известной наличием дополнительных цилиндрических катушек индуктивности, соединенных последовательно-согласно, что позволяет дважды выделять сигнал от одного и того же поверхностного дефекта, корпусом, представляющим собой ферритовое кольцо, что повышает добротность катушек индуктивности, а следовательно, и их чувствительность, выполнением первой катушки индуктивности цилиндрической и ее расположением снаружи ферритового кольца, что обеспечивает защиту катушек индуктивности от электромагнитных помех со стороны пьезоэлемента, установкой дополнительных катушек диаметрально снаружи ферритового кольца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярны плоскостям витков первой катушки индуктивности, позволяющей выявлять с помощью катушек индуктивности поверхностные дефекты прежде, чем они обнаружены и зафиксированы пьезоэлементом, и выделять только поверхностные дефекты.

На чертеже представлена комбинированная искательная головка.

Искательная головка содержит корпус, представляющий собой ферритовое кольцо

1, размещенный в корпусе демпфер 2, пьезоэлемент 3, закрепленный на его торце, катушки 4 индуктивности, выполненную цилиндрической и расположенную снаружи ферритового кольца 1 соосно ему, дополнительные цилиндрические катушки 5 и 6 индуктивности, соединенные последовател ьно-согласно, установлен н ые диаметрал ьно. снаружи ферритового кольца 1 у рабочего его торца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярн ы плоскостям витков катуш ки 4.

Искательная головка предназначена для автоматизирован ного ультразвукового контроля изделий, например, многослойных металлических листов теневым методом. С этой целью по обе стороны контролируемого листа устанавливаются соосно одна против другой две искательные головки и одновременно синхронно перемещаются вдоль этого объекта. При этом пьезоэлемент 3 одной искательной головки

1728787

10

20

30

45

50

55 работает в режиме излучения, а пьезоэлемент 3 другой искательной головки — в режиме приема. Одновременно катушка 4 в каждой искательной головке работает в режиме излучения, а катушки 5 и 6 в обеих искательных головках — в режиме приема, Возбуждаемые пьезоэлементом 3 одной искательной головки ультразвуковые колебания вводятся в контролируемое изделие с одной стороны и с противоположной

его стороны принимаются пьезоэлементом

3 другой искательной головки. Интенсивность ультразвуковых колебаний, прошедших через изделие, несколько ниже интенсивности колебаний, вводимых в него потому, что при распространении их в толще материала изделия наблюдаются потери энергии за счет отражения, затухания и геометрического расхождения пучка лучей этих колебаний. При постоянной толщине контролируемого изделия, однородности материала слоев изделия, параллельности поверхности ввода колебаний и ей противоположной поверхности и отсутствии дефектов уровень интенсивности колебаний сохраняется почти постоянным. При наличии на пути упругих колебаний дефекта, в зависимости от площади отражающей поверхности дефекта, его местоположения по толщине изделия и от площади сечения пучка ультразвуковых лучей, интенсивность упругих колебаний, поступающих на приемный пьезоэлемент 3, резко падает и может достичь нуля, что может быть зафиксировано любым регистрирующим прибором, подключенным к приемному пьезоэлементу 3. Интенсивность принимаемых ультразвуковых колебаний падает при появлении на пути пучка ультразвуковых колебаний поверхностных повреждений, поскольку они имеют отражателвную способность не хуже внутренних дефектов, Одновременно с пьезоэлементами 3 в каждой искательной головке работают катушки 4 — 6, при этом катушки 4 излучают. электромагнитное поле, возбуждающее в контролируемом изделии вихревые токи, а катушки 5 и 6 принимают обратное воздействие вихревых токов. При автоматизированном контроле искательные головки устанавливаются так, чтобы оси катушек 5 и

6 совпадали с направлением перемещения искательных головок. Тогда за счет того, что индуктивные катушки 5 и 6 размещены непосредственно под индуктивной катушкой

4, выполненной снаружи корпуса 1, в кото-ром размещен пьезоэлемент 3, регистрирующий дефекты, поверхностные повреждения изделия обнаруживаются катушками 5 и 6 ранее, чем регистрируются пьезоэлементом 3. Это позволяет использовать сигнал, снимаемый с катушек 5 и 6, для переключения пьезоэлементов 3 из режима работы в теневом варианте в режим эхо-импульсного контроля раньше, чем пьезоэлемент 3 зарегистрирует повреждение. Для чего необходимо пьезоэлемент 3 искательной головки, катушки-5 и 6:которой обнаружили поверхностное повреждение, выключить из работы, а пьезоэлемент 3, противоположной искательной головки, перевести в режим излучения и приема. Поскольку ввод и прием ультразвуковых колебаний, в этом случае, осуществляется со стороны изделия-противоположной обнаружен ному поверхностному повреждению с помощью катушек 4 — 6, это повреждейие пьезоэлементом 3 не регистрируется.

Выявление поверхностных повреждений в изделии катушками индуктивности осуществляется за счет наведения вихревых токов катушкой 4. Электромагнитное поле вихревых токов, наведенных в изделйи, возбуждает в катушках 5 и 6 ЭДС, которые при отсутствии внешних повреждений изделия равны по величине и противоположны по знаку. В результате сложения этих ЭДС, за счет последовательно-согласного включения катушек 5 и 6, на выходе катушек разность ЭДС равна нулю. При наличии повреждения поверхности изделия появляются тангенциональные составляющие электромагнитного поля вихревых токов, которые воздействуют на катушки 5 и 6, плоскости витков которых перпендикулярны плоскости изделия. Поскольку обе катушки

5 и 6 при приближении к повреждению искательной головки находятся по одну сторону от него, в катушках 5 и 6 появляются ЭДС одного знака, .а при последовательно-согласном включении катушек 5 и 6 они суммируются и на выходе катушек 5 и 6 выделяется сигнал для переключения режима работы пьезоэлементов 3 из теневого в эхо-импульсный; Эхо-импульсный контроль осуществляется до тех пор, пока пьезоэлемент 3 не пройдет через поверхностное повреждение. Если при этом пьезоэлемент 3 зафиксирует дефект, то он будет только внутренним потому, что внешний дефект может быть только на противоположной стороне ввода и приема ультразвуковых колебаний, а сигнал от такого дефекта совпадет с донным и не зарегистрируется. После того, как искательная головка пройдет в процессе контроля над поверхностным повреждением изделия, обе катушки 5 и 6 снова окажутся по одну сторону от повреждения и на них снова выделится сигнал, по которому произойдет переключение

1728787

Составитель Э.Иванов

Редактор Н.Рогулич Техред М,Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 1405 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 пьезоэлементов 3 теперь из эхо-импульсного в исходный теневой режим работы, При наличии внешних дефектов одновременно с обеих сторон контролируемого изделия сигнал переключения появится одновременно на катушках 5 и 6 в обеих искательных головках, что явится сигналом на остановку контроля и причиной для проверки такого участка изделия в ручном зеркально-теневом варианте.

Переключение пьезоэлементов искательных головок из режима теневого контроля в режим эхо-импульсного контроля позволяет избежать регистрации внешних повреждений поверхностей изделия, которые или не оказывают влияния на качество изделия. или устраняются при дальнейшей обработке его, и повысить достоверность контроля. Теневой метод чувствителен как к внутренним, так и к внешним дефектам, но зато не имеет неконтролируемых зон вблизи поверхностей, что является его достоинством. Эхо-импульсный метод имеет неконтролируемые зоны вблизи поверхностей, но не фиксирует поверхностные дефекты со стороны противоположной поверхности ввода и приема ультразвуковых колебаний, что является преимуществом этого метода.

Таким образом, предлагаемая головка позволяет исключить перебраковку в процессе контроля изделий и свести до минимума неконтролируемую зону вблизи его

5 поверхностей.

Формула изобретения

Комбинированная искательная головка для неразрушающего контроля, содержащая корпус, размещенный в корпусе де10 мпфер, закрепленный на его торце пьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности контроля многослойных металлических изде15 лий за счет исключения влияния поверхностныхдефектов на результаты контроля, она снабжена двумя идентичными дополнительными цилиндрическими катушками индуктивности, соединенными после20 довательно-согласно, корпус представляет собой ферритовое кольцо, первая катушка индуктивности выполнена цилиндрической и расположена снаружи ферритового кольца, а дополнительные катушки индуктивно25 сти установлены диаметрально снаружи ферритового кольца у рабочего торца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярны плоскостям витков первой катушки индуктивности.

Г,