УСТРОЙСТВО ДЛЯ РУЧНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля качества цилиндрических заготовок, высота которых не превышает их диаметра, на отсутствие дефектов металлургического характера и трещин, в частности для входного контроля заготовок в мелкосерийном и единичном производстве, и может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения.
Известна установка [1] для автоматизированного ультразвукового контроля крупногабаритных изделий в вид тел вращения, содержащая основание, установленную на нем планшайбу с кулачками для зажима контролируемого изделия с приводом от электродвигателя, стойку с перемещающимися по ней возвратно-поступательно в вертикальном и горизонтальном направлениях пинолями, ультразвуковые преобразователи и дефектоскопическую аппаратуру, при этом она снабжена акустическим блоком, датчиком угла поворота планшайбы, датчиком пути преобразователя, манипулятором с градусной шкалой и углом поворота его в плоскости оси вращения планшайбы и установки под углом к этой оси по градусной шкале, закрепленным на торце одной из пинолей, обращенным к оси вращения планшайбы, на манипуляторе установлен акустический блок с ультразвуковым преобразователем с возможностью его возвратно-поступательного перемещения, подпружиниваемый ультразвуковой преобразователь к поверхности контролируемого изделия, при этом преобразователь снабжен локальной ванной, состоящей из бачка с дозирующим вентилем и гибкого шланга, дефектоскопическая аппаратура выполнена на базе компьютера с принтером и электрически связана с датчиком угла поворота планшайбы и датчиком пути, имеющими кинематическую связь с приводом перемещения акустического блока, в установку введен кольцевой образец для проверки в автоматическом режиме ручной настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры. Однако установка имеет серьезные недостатки:
- предназначена для ультразвукового контроля полых цилиндрических заготовок изделий в виде тел вращения, со стороны боковой поверхности;
- обладает большой металлоемкостью;
- имеет большое энергопотребление;
- имеет сложную конструкцию для ее реализации;
- экономически не выгодна при малосерийном производстве. Известно также устройство [2] для ультразвукового контроля круговых сварных швов вварных элементов изделия, содержащее основание, переходник для крепления к поверхности вварного элемента, жестко прикрепленную к нему штангу, соединенную с основанием, привод радиального перемещения ультразвукового преобразователя, размещенный на водиле и выполненный в виде ходового винта с ходовой гайкой, электродвигателем, кронштейном и микропереключателем радиального перемещения, привод кругового перемещения ультразвукового преобразователя, выполненный в виде жестко закрепленного на основании электродвигателя с ведущей шестерней, кинематически связанной с ней ведомой шестерней, жестко соединенного с последней водила и микропереключателя кругового перемещения, снабжено дополнительным микропереключателем и преобразователем угла поворота водила в электрический сигнал, установленным на основании, узлом намотки кабеля, неподвижный корпус которого представляет собой барабан регистратора дефектов, при этом перо регистратора кинематически связано с водилом, электрически связанным с преобразователем угла поворота, с задатчиком установки числа шагов радиального перемещения преобразователя и блоком корректировки длительности зоны контроля дефектоскопической аппаратуры.
Устройство обладает рядом преимуществ в сравнении с вышеописанной установкой ультразвукового контроля крупногабаритных изделий в виде тел вращения. Устройство имеет металлоемкость на три порядка ниже установки, осуществляет контроль в плоскости перпендикулярной оси вварных элементов, обладает более низкой себестоимостью, чем установка.
Однако, устройство для ультразвукового контроля имеет недостатки:
- предназначено для автоматизированного ультразвукового контроля круговых сварных швов вварных элементов;
- для его применения на объекте контроля необходимо иметь сквозное отверстие для ввода в него переходника, на котором устанавливается устройство контроля;
- устройство имеет сложную конструкцию;
- устройство имеет высокую стоимость и экономически не выгодно для мелкосерийного производства.
Не смотря на имеющиеся недостатки, устройство является наиболее близким по принципу действия аналогом предлагаемой полезной модели, поэтому устройство принимается за прототип. Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства ручного ультразвукового контроля цилиндрических заготовок со стороны их торцов, обеспечивающего сканирование преобразователя по спирали Архимеда с постоянным шагом по радиусу.
Поставленная задача решается следующими техническими средствами: стержнем, с резьбой по его образующей, одним концом вворачиваемым в осевое отверстие заготовки, выполненное в ней на глубину допуска под механическую обработку в процессе изготовления детали; поводком, выполненным в виде Г-образного водила с гладким отверстием на одном конце и резьбовым отверстием на другом, наворачиваемым на свободный конец стержня; нитью, пропущенной одним концом через гладкое отверстие в поводке и закрепленной на свободном конце резьбового стержня;
разжимным кольцом, закрепленным на втором конце нити, и одеваемым на ультразвуковой преобразователь с возможностью вращения на его корпусе.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
На фиг.1 представлен пример выполнения устройства ручного сканирования по спирали Архимеда, где 1 - объект контроля в виде цилиндрической заготовки изделия, высота которого не превышает его диаметра, 2 - осевое, глухое, резьбовое отверстие в объекте 1 контроля на глубину припуска под ультразвуковой контроль, 3 - стержень с резьбой 4 по его цилиндрической поверхности, одним концом вворачиваемый в отверстие 2 объекта 1,5- поводок, выполненный в виде Г-образного водила с гладким отверстием 6 на одном конце и резьбовым отверстием 7 на другом конце поводка 5, которым поводок 5 наворачивается на свободный конец стержня 3, 8 - нить, одним концом пропущенная через отверстие 6 поводка и закрепленная на свободном торце стержня 3, 9 - ультразвуковой преобразователь, 10 - разжимное кольцо, закрепленное на втором конце нити 8 и одеваемое на корпус преобразователя 9 с возможностью вращения на его корпусе, 11 - дефектоскопическая аппаратура, к которой подключается преобразователь 9.
Устройство (см. фиг.1) работает следующим образом:
Определяют центр контролируемой заготовки 1 на поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний. В центре выполняют резьбовое отверстие 2, вдоль оси объекта 1, в отверстие 2 вворачивают один конец стержня 3 с резьбой 4. Навинчивают на свободный конец стержня 3 поводок 5 с резьбовым отверстием 7, таким образом, чтобы между верхним торцом стержня 3 и поводком 5 осталось 2-3 витка резьбы 4. В гладкое отверстие 6 поводка 5, пропускают нить 8 и конец ее закрепляют на верхнем торце стержня 3, а второй конец нити 8 закрепляют на кольце 10 одетом на корпус ультразвукового преобразователя 9 с возможностью вращения его по корпусу преобразователя 9. При этом длина нити должна быть такой, чтобы в начале контроля преобразователь 9 устанавливался при ее натяге на край верхней торцевой поверхности заготовки.
Преобразователь 9 подключают к дефектоскопической ультразвуковой аппаратуре 11. На образцах типа КСО-2 настраивают чувствительность ультразвуковой аппаратуры. После чего преобразователь 9 устанавливают на поверхность контролируемой заготовки 1 и начинают перемещать его по окружности торца заготовки 1, постоянно наблюдая за натяжением нити 8. Нить 8, поворачивая поводок 5, с каждым оборотом наматывается на один виток резьбы 4 стержня 3. Поскольку длина витка резьбы 4 равна одному шагу радиального перемещения преобразователя 9, преобразователь 9 равномерно, по спирали Архимеда, приближается к центру торцевой поверхности заготовки 1. В результате устройство позволяет равномерно просканировать заготовку 1 по торцу, что исключает пропуск дефектов как субъективный человеческий фактор. При обнаружении дефекта в теле заготовки, перемещение преобразователя 9 останавливают и его основание по контуру обводят карандашом на поверхности торца заготовки.
Таким образом, предлагаемое устройство для ручного ультразвукового контроля позволяет сканировать ультразвуковой преобразователь по заданной программе в виде спирали Архимеда, исключить субъективный человеческий фактор произвольного сканирования, за счет упорядоченного сканирования и повысить достоверность ручного ультразвукового контроля.
Источники информации.
1. Патент РФ №75047 «Установка для автоматизированного ультразвукового контроля крупногабаритных изделий в виде тел вращения» кл. G01N, с приоритетом от 29.02.2008 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1208507 «Устройство для ультразвукового контроля сварных кольцевых швов изделий» кл. G01N, с приоритетом от 30.01.1984 г.
3. Авторское свидетельство СССР №1552088 «Устройство для ультразвукового контроля изделий» кл. G01N, с приоритетом от 1987 г.