УСТРОЙСТВО ДЛЯ РУЧНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ НЕМАГНИТНЫХ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля немагнитных изделий цилиндрической формы, высота которых не превышает их диаметра, на предмет отсутствия внутренних дефектов, в частности для входного контроля заготовок в мелкосерийном и единичном производстве. Патентуемая полезная модель может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения.
В мелкосерийном производстве существует серьезная проблема входного ультразвукового контроля качества заготовок. Автоматизированный ультразвуковой контроль является наиболее достоверным и точным за счет сканирования ультразвукового преобразователя по заданной программе, последующей компьютерной обработки и документирования результатов контроля, но требует больших финансовых, материальных и энергетических затрат на оборудование. Ручной контроль не требует таких больших материальных и финансовых затрат, однако трудоемок, менее достоверен из-за произвольного сканирования, влияния человеческого фактора и отсутствия объективного считывания координат. Проблема может быть решена только путем создания вспомогательных устройств и механизмов, восполняющих недостатки ручного контроля.
Известен автомат [1] для ультразвукового контроля дисков, содержащий станину, установленный на ней стол с приводом вращения, блок управления скоростью вращения стола, ультразвуковой генератор, сканирующий узел, включающий в себя рычаг с искательной головкой (ультразвуковым преобразователем), блок индикации, штангу с отверстием, подпружиненную вдоль своей оси и размещенную параллельно поверхности стола, копир в виде спирали постоянного шага, установленный по периметру стола, и электромагнит, закрепленный на штанге у кромки оси отверстия, рычаг подпружинен относительно штанги вдоль своей продольной оси и одним концом контактирующей с отверстием штанги, а вторым с копиром.
Однако, автомат для ультразвукового контроля дисков имеет недостатки:
- предназначен для крупносерийного производства и не выгоден в мелкосерийном производстве;
- имеет сложную конструкцию для его практической реализации;
- имеет высокое энергопотребление, зависящее от веса контролируемого объекта;
- обладает большой металлоемкостью;
- габариты автомата требуют больших производственных площадей.
Известно также устройство [2] для ручного ультразвукового контроля с линейной шкалой заготовок изделий цилиндрической формы, высота которых не превышает их диаметра и имеет припуск под контроль, характеризующееся тем, что содержит стержень с резьбой по его образующей и со ступенчатым буртиком на одном из его концов, которым вворачивается в осевое отверстие заготовки изделия, поводок, выполненный в виде Г-образного водила с гладким отверстием на одном плече и резьбовым отверстием на другом, наворачиваемый резьбовым отверстием на свободный конец стержня, нить, пропущенную одним концом через гладкое отверстие поводка и закрепленную на свободном торце стержня, а другим концом соединенную с разжимным концом, одеваемым на ультразвуковой преобразователь с возможностью вращения на нем, круговую градусную шкалу, прижимаемую к контролируемому объекту малой ступенью буртика стержня, и радиальную линейную шкалу в виде плоской планки с продольным окном, установленную с возможностью вращения на малой ступени буртика и с ограничением от осевых перемещений большой ступенью буртика.
Устройство [2] обладает рядом преимуществ в сравнении с вышеописанным автоматом [1] для ультразвукового контроля дисков. Устройство позволяет проводить ручной контроль с достоверностью и производительностью автоматизированного контроля, имеет минимальную металлоемкость, простую конструкцию, не требует затрат электроэнергии.
Однако устройство [2] имеет серьезный недостаток: оно не может быть использовано при отсутствии у объекта контроля достаточного припуска под ультразвуковой контроль, необходимого для крепления в объекте контроля стержня с резьбой и ступенчатым буртиком.
Несмотря на имеющийся недостаток, устройство [2] является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели по своей конструкции, принципу работы и техническому результату, поэтому оно принимается за прототип.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение недостатков аналога и прототипа. Полезная модель должна обеспечить простоту конструкции и процесса сканирования.
Целесообразно выполнение устройства непосредственно на поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний заготовки, используя ее в качестве основания устройства, на котором с помощью вакуумной присоски установлен резьбовой стержень со ступенчатым буртиком на одном из его концов, обращенном к заготовке. Градусная шкала и присоска, со стороны ее внутренней полости, прижаты шайбой и гайкой к малой ступени буртика стержня, при этом линейная шкала установлена ее круглым отверстием, на одном конце, на малую ступень буртика стержня с возможностью осевого вращения вокруг него и с ограничением осевого перемещения, с одной стороны гайкой фиксирующей круговую шкалу и присоску, с другой стороны большой ступенью буртика стержня. По резьбе стержня перемещается поводок в виде V-образного водила, укладывающей виток к витку на стержне нить, жестко связывающую стержень с преобразователем, и сокращающую расстояние между ними в процессе каждого оборота преобразователя вокруг стержня.
Такая конструкция устройства позволяет проводить контроль немагнитных заготовок, не требует припуска под контроль более 2 мм, превышающего припуск под «мертвую» зону, позволяет перемещать ультразвуковой преобразователь по спирали Архимеда, исключить пропуск дефектов в заготовке, отсчитывать угловые и линейные координаты выявляемых дефектов и достичь заявленного технического результата.
Заявителям неизвестно использование отличительных признаков устройства с достижением указанного результата.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
на фиг.1 - представлен общий вид устройства;
на фиг.2 - показан вид А на фиг.1;
на фиг.3 - показан выносной элемент I на фиг.1;
на фиг.4 - показан выносной элемент II на фиг.2. Устройство содержит: стержень 1, поводок 2, нить 3, разжимное кольцо 4, дефектоскоп 5, ультразвуковой преобразователь 6, установленный на объекте контроля - цилиндрической заготовке 7, круговую градусную шкалу 8 и линейную шкалу 9. Стержень 1 выполнен с резьбой 10 на его цилиндрической поверхности и со ступенчатым буртиком 11, на одном из его концов. Вакуумная присоска 12 и градусная шкала 8 прижаты гайкой 13 (фиг.4) и шайбой 14 к малой ступени буртика 11 стержня 1. Линейная шкала 9 представляет собой планку с продольным окном 15, установленную круглым отверстием на малую ступень буртика 11 стержня 1. Осевое смещение линейной шкалы 9 ограничивается большой ступенью буртика 11 (фиг.4) стержня 1. Поводок 2 выполнен в виде V-образного водила с гладким отверстием 16 в одном из плеч и резьбовым отверстием 17 в другом, которым он наворачивается на свободный конец стержня 1. Нить 3 пропущена через гладкое отверстие 16 поводка 2 и закреплена на свободном торце стержня 1 одним концом, а другим соединена с разжимным кольцом 4, установленным на преобразователь 6 с возможностью вращения на нем.
Устройство работает следующим образом:
Сначала на малую ступень буртика 11 стержня 1 устанавливают круглым отверстием линейную шкалу 9 с продольным окном 15, к этой же ступени буртика 11 гайкой 13 и шайбой 14 прижимается градусная шкала 8 и вакуумная присоска 12, а большой ступенью буртика 11 ограничивают осевое смещение линейной шкалы. Затем определяют центр на поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний контролируемой заготовки 7. На центр соосно оси заготовки 7 устанавливают стержень 1 с резьбой 10 и вакуумной присоской 12. Навинчивают на свободный конец стержня 1 поводок 2 резьбовым отверстием 17, таким образом, чтобы между верхним торцом стержня 1 и поводком 2 осталось 2-3 витка резьбы 10. В гладкое отверстие 16 поводка 2 пропускают нить 3 и конец ее закрепляют на верхнем торце стержня 1, а второй конец нити 3 закрепляют на разжимном кольце 4, установленным на ультразвуковой преобразователь 6 с возможностью вращения на нем. При этом длина нити должна быть такой, чтобы в начале контроля преобразователь 6 устанавливался при ее натяге на край верхней торцевой поверхности заготовки 7.
Преобразователь 6 подключают к дефектоскопической ультразвуковой аппаратуре 5. На стандартных образцах типа КСО-2 настраивают чувствительность ультразвуковой аппаратуры. После чего преобразователь 6 устанавливают на поверхность контролируемой заготовки 7 внутри продольного окна 15 линейной шкалы 9 и начинают перемещать его по окружности торца заготовки 7, постоянно наблюдая за натяжением нити 3. Нить 3, поворачивая поводок 2, с каждым оборотом наматывается на один виток резьбы 10 стержня 1. Поскольку длина витка резьбы 10 равна одному шагу радиального перемещения преобразователя 6, преобразователь 6 равномерно, по спирали Архимеда, приближается к центру торцевой поверхности заготовки 7. В результате устройство позволяет равномерно просканировать всю торцевую поверхность заготовки 7, что исключает пропуск дефектов. При обнаружении дефекта в теле заготовки 7, перемещение преобразователя 6 останавливают и по градусной шкале 8 определяют угловую координату. А линейную координату определяют по шкале 9. В результате устройство позволяет не только не пропустить дефекты при ручном сканировании, но и документировать результаты контроля в журнале и вручную оформить дефектограмму, или, внося в компьютер дефектоскопической аппаратуры координаты дефекта, сформировать дефектограмму и протокол результатов контроля и распечатать их на принтере.
Таким образом, предлагаемое устройство для ручного ультразвукового контроля не требует дополнительного припуска под контроль для установки стержня, обеспечивает его установку с помощью присоски и позволяет сканировать ультразвуковой преобразователь по заданной программе в виде спирали Архимеда, исключить субъективный человеческий фактор произвольного сканирования за счет упорядоченного сканирования, повысить достоверность ручного ультразвукового контроля, осуществить отсчет угловых координат по окружности и линейных координат по радиусу заготовки, задокументировать результаты контроля в протоколе и дефектограмме.
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 Патент РФ №108848 «Устройство для ручного ультразвукового контроля с линейной шкалой» кл. G01N, с приоритетом от 20.04.2011 г.