Испытательная головка для ультразвукового контроля

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для неразрушающего контроля конструкционных материалов, и может быть использовано на объектах энергетической, химической, газовой промышленности, а также в машиностроении и металлургии. Цель изобретения повышение точности контроля. Испытательная головка для ультразвукового контроля содержит П-образный держатель, в ножках которого выполнены каналы и корпус, в котором установлен преобразователь, снабженный элементами крепления к держателю, которые установлены подпружиненно с возможностью перемещения в каналах держателя, элементы крепления жестко закреплены на корпусе, один из них имеет шаровую форму, а соответствующий ему канал выполнен цилиндрической формы, а другой элемент крепления имеет цилиндрическую форму, а соответствующий ему канал имеет форму сквозного паза. 6 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для неразрушающего контроля конструкционных материалов, и может быть использовано на объектах энергетической, химической, газовой промышленности, а также в машиностроении и металлургии. Известна головка ультразвукового преобразователя, включающая корпус преобразователя, выполненный в форме сферы и узел крепления, выполненный в виде двух подпружиненных одно относительно другого оснований с полостями в виде полусфер, контактирующих со сферической поверхностью корпуса. Посредством развязки преобразователя и механизма перемещения обеспечивается самоустановка рабочей поверхности преобразователя по касательной и контролируемой поверхности, при этом координаты преобразователя стабильны и не изменяются относительно механизма перемещения. Это позволяет использовать устройство для выполнения сравнительного, периодически повторяющегося контроля. Недостатком узла крепления являются его значительные размеры. Удаленность оси шарнира от рабочей поверхности преобразователя увеличивает величину момента сил трения, опрокидывающих преобразователь, а большие поперечные размеры преобразователей, скомпонованных в блок, увеличивают неконтролируемые зоны ограниченных с краев поверхностей. Известно сканирующее устройство для ультразвукового контроля сварных швов, взятое за прототип, головка которого содержит П-образный держатель, в ножках которого имеются каналы, и корпус с преобразователем, снабженные элементами крепления к держателю в виде конических центров, которые установлены подпружиненно и с возможностью перемещения, как в направляющих, в каналах держателя. Преобразователю обеспечены необходимые для самоустановки степени свободы, а П-образная форма держателя позволяет расположить оси конических центров предельно близко к рабочей поверхности преобразователя, что уменьшает опрокидывающий момент. Недостатком головки является неопределенность положения преобразователя в направлении оси конических центров: в условиях вибраций преобразователь не имеет стабильного положения и может смещаться в пределах, зависящих от жесткости пружин. Нестабильность положения преобразователя не позволяет использовать головку для сравнительного, периодически повторяющегося контроля, необходимым условием для которого является повторность траектории преобразователя. Цель изобретения повышение точности контроля. С этой целью в испытательной головке для ультразвукового контроля, содержащей П-образный держатель, в ножках которого выполнены каналы, и корпус, в котором установлен преобразователь, снабженный элементами крепления к держателю, которые установлены подпружиненно с возможностью перемещения в каналах держателя, элементы крепления закреплены на корпусе жестко, один из них имеет шаровую форму, а соответствующий ему канал выполнен цилиндрической формы, а другой элемент крепления имеет цилиндрическую форму, а соответствующий ему канал имеет форму сквозного паза. Шаровая форма опоры, ее расположение в канале цилиндрической формы, а также жесткое соединение опор с корпусом преобразователя при сохранении им необходимых степеней свободы, обеспечивают преобразователю стабильное положение в плоскости, касательной и контролируемой поверхности. Это обеспечивает повторяемость траектории преобразователя в случае проведения сравнительного, периодически повторяющегося контроля, основанного на сравнении результатов многократных проверок контролируемого участка конструкции. В результате повышается точность контроля. На фиг. 1 изображена головка для ультразвукового контроля, разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 положение преобразователя при контроле кольцевого шва; на фиг. 4 общий вид блока преобразователей; на фиг.5 блок преобразователей на ограниченном с краев гибе трубы с неконтролируемой зоной М; на фиг.6 то же, вариант. Испытательная головка для ультразвукового контроля содержит корпус 1, в котором закреплен преобразователь 2, имеющий рабочую поверхность 3. Корпус 1 имеет жестко закрепленные элементы крепления в виде осей 4 и 5, которые размещены в каналах 6 и 7, выполненных в ножках 8 П-образного держателя 9. Ось 4 имеет цилиндрическую форму и размещена в канале 7, имеющем форму сквозного паза, а ось 5 имеет конец в виде шара, который размещен в канале 6 цилиндрической формы с возможностью поворота вокруг осей шара и перемещения вдоль канала 6. Расстояние от оси направляющей 6 до оси преобразователя 2 (размер Б) остается неизменным. Оси 4 и 5 контактируют с поджатыми посредством пружин 11 упорами 12, которые с возможностью осевого перемещения установлены в отверстиях 13 держателя 9. Контролю подлежит кольцевой сварной шов 14, при этом преобразователю необходима траектория 15. Возможна компоновка головок для УЗК в блок 16 размером L, например, для выполнения многоканального контроля продольного шва 17 гиба трубы 18. Блок 16 состоит из шести головок с преобразователями 2. Держатели 9 связаны с кареткой 19 механизма перемещения. Головка работает следующим образом. При установке на контролируемый объект, например, на трубу 18, преобразователь 2 располагается рабочей поверхностью касательно к контролируемой поверхности. Развязка позволяет преобразователю 2 "отслеживать" контролируемую поверхность и в случае отклонений ее формы от правильной, например, при наличии волнистости плоских поверхностей, овальности труб и т.п. При наезде преобразователя 2 на валик усиления сварного шва 14 или 17, преобразователь мягко, преодолевая усилие пружины 11, "обкатывается" по валику, т.е. поворачивается вокруг оси, перпендикулярной к направлению перемещения и одновременно перемещается вдоль направляющих 6 и 7, при этом упоры 12, сжимая пружину 11, перемещаются в направляющих отверстиях 13 держателя 9, а оси 4 и 5 скользят в каналах 6 и 7. При наличии шарового конца на оси 5, практически беззазорно заключенного в цилиндрическом канале 6, преобразователь 2 не изменяет своей координаты Б, сохраняя при этом все необходимые степени свободы: возможность поворота преобразователя 2 вокруг осей 4 и 5, перемещение вдоль каналов 6 и 7, и поворота вокруг некоторой оси, перпендикулярной осям 4 и 5, что происходит при неравномерном перемещении осей 4 и 5 вдоль каналов 7 или 6. При использовании головки для контроля за изменением дефектов в материале трубы 18 постоянство координаты Б позволяет при периодическом контроле иметь повторяющуюся траекторию, т.е. постоянно контролировать конкретный участок трубы. При контроле блоком 16 преобразователей 2 ограниченного с краев участка гиба трубы 18, по которому блок 16 может перемещаться только в пределах его границ, размер не контролируемых зон М по краям участка пропорционален ширине головки К, которая невелика и определяется размером преобразователя 2.

Формула изобретения

ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащая П-образный держатель, в ножках которого выполнены каналы и корпус, в котором установлен преобразователь, снабженный элементами крепления к держателю, которые установлены подпружиненно с возможностью перемещения в каналах держателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности контроля, элементы крепления закреплены на корпусе жестко, один из них имеет шаровую форму, а соответствующий ему канал выполнен цилиндрической формы, другой элемент крепления имеет цилиндрическую форму, сответствующий ему канал имеет форму сквозного паза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6