Устройство для ультразвукового контроля металлических изделий при нагреве

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины и для дефектоскопии нагретых металлических изделий в процессе их производства, например в металлургии . Целью изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей устройства за счет осуществления бесконтактного контроля толщины горячих изделий в процессе их производства и определения местоположения и глубины залегания/дефектов . Применение дополнительных блоков: измерителя температуры изделия, аналого-цифрового преобразователя, блока обработки и управления и блока регулирования температуры поверхности изделия и выполнение приемопередающего преобразователя электромагнитоакустическим позволяет измерять температуру поверхности горячих изделий, сравнивать ее с температурой точки Кюри v при ее превышении осуществлять охлаждение водовоздушной смесью только поверхностного слоя изделия до восстановления в нем магнитных свойств, что обеспечивает контроль высокотемпературных изделий непосредственно в процессе их производства. 1 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 В 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784453/28 (22) 18.01.90 (46) 07.06,92. Бюл. М 21 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) С.Ю.Гуревич и Ю,Г,Гальцев (53) 531.717(088.8) . (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1976; с.232.

Авторское свидетельство СССР

М 913066, кл, 6 01 В 17/02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ НАГРЕВЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины и для дефектоскопии нагретых металлических изделий в процессе их производства, например в металлурИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины и для дефектоскопии нагретых металлических изделий в процессе их производства, например, в металлургии.. Известен импульсный эхо-толщиномер, содержащий синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, генератор развертки, акустический преобразователь, приемник, измерительный триггер, блок автоматической регулировки усиления и временной регулировки чувствительности, систему компенсации нестабильности переднего фронта, блок индикации и блок обработки

„,5%„„1739191 А1 гии. Целью изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей устройства за счет осуществления бесконтактного контроля толщины горячих изделий в процессе.их производства и определения местоположения и глубины залегания дефектов. Применение дополнительных блоков: измерителя температуры изделия, аналого-цифрового преобразователя, блока обработки и управления и блока регулирования температуры поверхности изделия и ., выполнение приемопередающего преобразователя злектромагнитоакустическим по. зволяет измерять температуру поверхности горячих изделий, сравнивать ее с температурой точки Кюри и при ее превышении осуществлять охлаждение водовоздушной смесью только поверхностного слоя изделия до восстановления в нем магнитных свойств, что обеспечивает контроль высокотемпературных изделий непосредственно в процессе их производства. 1 ил. информации, соответствующим образом соединенные между собой, Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности устройства и невысокая точность контроля качества нагретых выше температуры точки Кюри изделий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является предназначенный для контроля толщины твердых тел; в том числе и нагретых, ул ьтраэвуковой зхо-импьльсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ° приемопередающий преобразователь, усилитель, формирователь им1739191 го подключен к третьему входу счетчика, последовательно соединенные пиковый де- 5 тектор, входом подключенный к выходу уси35

45 преобразователя подключен к входу генератора масштабных меток, а приемопередающий преобразователь выполнен 50 пульсов и счетчик, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора,) M нератор масштабных меток, выход которолителя, ключ, блок памяти, дифференциальный усилитель, входом подключенный к выходу пикового детектора, а выходом — к входу. генератора масштабных меток и нуль-органа,. выход которого соединен с вторым входом ключа, а преобразователь акустически связан с волноводом.

Недостатки данного устройства — большая сложность процедуры контроля изделий и ограниченные функциональные возможности, связаны с нарушением целостности контролируемого изделия.для установки в нем волновода; охлаждением на всю глубину нагретого иэделия; что не позволяет данное устройство использовать для непрерывного контроля горячих изделий в процессе йх производства и для дефектоскопии изделий..

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства эа счет осуществления бесконтактного контроля толщины горячих изделий в процессе их производства и определения местоположения и глубины залегания дефектов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ультразвукового контроля металлических изделий при нагреве, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемопередающий преобразователь, усилитель, формирователь импульсов и счетчик, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора, и генератор масштабных меток, выход которого подключен к третьему входу счетчика, дополнительно введены последовательно соединенные измеритель температуры иэделия, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки и управления и блок регулирования температуры поверхности изделия, второй выход аналого-цифрового электромагнитоакустическим.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для ультразвуко-, вого контроля металлических изделий при нагреве.

Устройство для ультразвукового контроля металлических изделий при нагреве содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, электромагнитоакустический

30 приемопередающий преобразователь 3, электродинамически связанный с изделием

4, усилитель 5 формирователь 6 импульсов и счетчик?, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, генератора

8 масштабных меток, вход которого подключен к третьему входу счетчика 7, блок 9 регулирования температуры поверхности изделия, последовательно соединенные измеритель 10 температуры изделия, аналогоцифровой преобразователь 11, блок 12 обработки и управления, второй выход аналого-цифрового преобразователя 11 подключен к входу генератора 8 масштабных меток. Блок 9 регулирования температуры поверхности изделия состоит из усилителя мощности, двух электромагнитных клапа- нов, включенных в водяную и пневматическую сети трубопровода и сопла (не показаны), Бок 12 состоит из процессора интерфейса, оперативного запоминающего . устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) (не показаны), Устройство для ультразвукового конт- роля металлических изделий при нагреве работает следующим образом.

Для осуществления ультразвукового ,контроля изделия 4 оператор включает блок питания (на чертеже блок питания и его связи с другими блоками не показаны) и синх-, ронизатор 1. Импульсы от синхронизатора

1 поступают на вход генератора 2 и на второй вход счетчика 7. Счетчик 7 обнуляется.

Генератор 2 формирует импульсы тока, поступающие на преобразователь 3, где они преобразуются в электромагнитные импульсы, которые излучаются в пространство, так как преобразователь 3 отведен от зоны контроля, поэтому на вход усилителя 5 данные импульсы не поступают и стробирующие импульсы формирователем б не формируются.

При поступлении иэделия 4. например, горячей трубы в зону контроля, измеритель

10 измеряет температуру поверхности трубы. На выходе измерителя 10 появляется напряжение, эквивалентное измеренной температуре, которое в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 11 преобразуется в эквивалентный двоичный код, который пе.редается на вход блока 12 обработки и управления и на вход генератора 8. -В соответствии с этим кодом в генераторе 8 генерируются импульсы определенной частоты. которые поступают на третий вход счетчика 7, но так как.на его первом входе стробирующий импульс с формирователя б отсутствует, то подсчет импульсов с генератора 8 счетчиком 7 не производится.

1739191

Одновременно в блоке 12 происходит валом времени между двумя донными имобработка информации, поступившей на ад- пульсами. Стробирующий импульс с выхода ресные шины ПЗУ блока 12 с выхода АЦП формирователя 6 является разрешающим

11. Иэ ячейки ПЗУ блока 12, адресом. кото- для подсчета счетчиком 7 поступающих на рой является двоичный код с выхода АЦП 5 его третий вход импульсов с генератора 8

11, считывается информация (в двоичном масштабных меток, По окончании стробирукоде) о необходимом времени охлаждения ющего импульса счетчик 7.отключается и поверхностинагретоговышеточки Кюрииз- подсчет импульсов с генератора 8 прекраделил 4 до момента достижения его повер- щается. Количество импульсов, подсчитанхностью температуры, при которой 10 ное счетчиком 7 эа временной интервал, проявляютсяферромагнитныесвойстваме- равный длительности стробирующего имталла, а именно — район точки Кюри. пульса, характеризует толщину изделия 4

Двоичный код времени охлаждения с или расстояние от поверхности иэделия 4 до информационных выходов ПЗУ блока 12 дефекта. Информация, запомненная в счетпоступает в 03У блока 12, на выходе кото- 15 чике 7, используется в дальнейшем для порого формируется импульс, длительность глощения толщины изделия и(или) глубины которого равна интервалу времени охлаж- залегания дефекта в изделии 4. дения поверхности изделия 4 и который яв- После окончания контроля изделия 4 ляется управляющим сигналом, оператор отводит преобразователь 3 в. сто.поступающим на вход усилителя мощности 20 рону от зоны контроля. Изделие 4 продвигаблока 9. Электромагнитные клапаны блока ется, в зоне контроля оказывается другой

8 открываются и в трубопроводе блока 9 участокизделия4, и процедураультразвукопроисходит .образование водовоздушной вого контроля повторяется. смеси, которая через сопла блока 9 поступа- . Если измеренная температура изделия ет к иэделию 4 для его охлаждения. По про- 25 4 ниже температуры точки Кюри, то управшествии времени, отведенного блоком 12 ляющий сигнал с выхода блока 12 на вход для охлаждения изделия 4, клапаны закры- блока 19 не поступает, то есть охлаждения ваются и подача водовоздушной смеси пре- поверхности изделия 4 не происходит, о чем кращается, о чем появляется индикация на появляется индикация на табло (не показатабло (не показано). 25 но), Оператор снова подает преобразоваОператорнажатиемкнопкиподачиспо- тель 3 в зону контроля и далее вся мощьюзлектропривода(не показаны)пода- процедура контроля толщины иэделия или ет преобразователь 3 в зону контроля. глубины залегания. дефекта продолжается, Электромагнитные импульсы с выхода пре- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я образователя 3 в поверхностном слое ме- 30 Устройство для ультразвукового конт. талла изделия 4, в котором в результате роля металлических изделий при нагреве, охлаждения восстановились его магнитные . содержащее последовательно соединенные свойства, преобразуются в ультразвуковые синхронизатор, генератор зондирующих импульсы, которые распространяются в импульсов, приемопередающий преобразостенке трубы, неоднократно отражаются от 35 ватель, усилитель, формирователь импульвнутренней поверхности трубы или от де- сов и счетчик, второй вход которого фекта и возвращаются к наружной поверх- подключен к выходу синхронизатора,.и генености. В результате обратного ратор масштабных меток, выход которого электромагнитоакустического преобразо- подключен к третьему входу счетчика, о т л ивания, происходящего в поверхностном 40 ч а ю щ е е сятем,,что,,с целью расширения слое изделия 4 возникают отраженные алек- функциональных возможностей, оно снабжетромагнитные импульсы, которые принима- но последовательно соединенными иэмериются преобразователем 3 и преобразуются телем температуры изделия, в нем в электрические импульсы. Отражен- аналого-цифровым преобразователем, блоные (донные) импульсы в виде электриче- 45 комобработки иуправления и блоком регулиских импульсовс выхода преобразователя 3 рования температуры поверхности изделия, поступают на усилитель 5 донных импуль- второй выход аналого-цифрового преобразосов, где они усиливаются до необходимого вателя подключен I» входу генератора масшуровня и поступают на вход формирователя табных меток, а приемопередающий

6, формирующего стробирующий импульс, преобразователь выполнен электромагнитодлительность которого определяется интер- 55 акустическим.

1739191

Составитель С. Гуревич

Редактор С.Патрушева Техред M,Mîðãeíòàë Корректор М,Демчик

Закаэ 1995 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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