УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РУЧНЫМ ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ С МАГНИТНЫМ КРЕПЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля качества сварных соединений, в частности к контролю кольцевых стыковых сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой, и предназначена для использования в изделиях, выполненных в виде тел вращения из немагнитных материалов, и может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения.
Известно устройство [1] для ультразвукового контроля сварных соединений продольно-поперечным сканированием, содержащее направляющую, каретку, шток, подвижно установленный на каретке, и закрепленный на штоке преобразователь с механизмом прижима, ось, установленную на каретке с возможностью вращения, жестко установленные на ней программный диск и зубчатое колесо и упоры, установленные на направляющей и взаимодействующие в ходе контроля с программным диском, а шток выполнен в виде зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым колесом.
Устройство обладает серьезными недостатками. Оно предназначено для ультразвукового контроля продольных сварных соединений деталей только из магнитных материалов и непригодно для контроля кольцевых сварных соединений изделий из немагнитных материалов. Механизм прижима преобразователя представляет собой магнит, которым рабочая поверхность преобразователя прижимается к поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний в металл изделия. Программный диск устройства сложен по конструкции, при этом программный диск сменный и изготавливается в нескольких вариантах. Механизм поперечного перемещения преобразователя, выполненный в виде зубчатых рейки и колеса, входящих в зацепление друг с другом, не обеспечивает необходимые точностные характеристики для определения глубины залегания выявляемых дефектов.
Известно также другое устройство [2] для ультразвукового контроля сварных соединений, содержащее направляющую с концевыми упорами, тележку (каретку), установленную на направляющей, дополнительную направляющую, закрепленную на каретке перпендикулярно основной, ползун, взаимодействующий с дополнительной направляющей, вертикальную стойку, установленную на ползуне, наклонный (призматический) искатель (преобразователь) с прижимным устройством, закрепленные на ползуне, при этом концевые упоры продольной направляющей выполнены в виде пластин с пилообразными зубьями различной ширины, определяемой шагом сканирования.
Это устройство имеет более простую конструкцию и технологию изготовления в сравнении с предыдущим устройством за счет отсутствия в нем программных дисков.
Однако оно сохраняет ряд недостатков предыдущего устройства и имеет свои недостатки. Механизм прижима призматического преобразователя представляет собой магнит, взаимодействующий с магнитным металлом свариваемых деталей. Магнит используется и для крепления основной продольной направляющей вдоль сварного соединения к магнитному металлу изделия. Упоры продольной направляющей, изготовленные в виде пластин с пилообразными зубьями, не обеспечивают точностных характеристик поперечного перемещения призматического преобразователя. Кроме того, эти зубья в начале и в конце продольного перемещения преобразователя в процессе поперечного перемещения под углом создают дополнительно неконтролируемые зоны сварного соединения, в которых могут присутствовать дефекты. Устройство не предназначено для контроля кольцевых сварных соединений.
Несмотря на имеющиеся недостатки, последнее, описанное выше, устройство, является наиболее близким по своей конструкции аналогом предлагаемого технического решения. Поэтому оно принимается за прототип.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для ультразвукового контроля качества кольцевых сварных соединений конструкций, выполненных из немагнитных металлов, обеспечение поперечного перемещения призматического преобразователя с постоянным шагом, исключение неконтролируемых зон в начале и в конце продольного перемещения преобразователя, считывание угловых и поперечных координат выявленных дефектов, крепление продольной направляющей, выполненной дугообразной, с помощью магнитов на цилиндрической поверхности изделий.
Поставленная задача решается следующим образом.
Устройство снабжено второй дополнительной направляющей, закрепленной в каретке параллельно первой дополнительной направляющей, ходовым винтом с рифленой головкой, установленным в каретке параллельно дополнительным направляющим с возможностью вращения вокруг собственной оси, ходовой винт взаимодействует с ползуном, через прижимное устройство - с призматическим преобразователем. Основная продольная направляющая выполнена дугообразной с продольным окном, через которое призматический преобразователь контактирует с поверхностью ввода-приема ультразвуковых колебаний изделия. При этом направляющая снабжена боковыми лапками с закрепленными на них постоянными магнитами, например в виде таблеток. На одной из боковых стенок основной направляющей нанесена градусная шкала, а на боковых стенках каретки - линейная шкала. Кроме того, в рифленой головке ходового винта выполнен фиксатор в виде подпружиненного штока со сферическим торцем, а в передней стенке каретке - глухое полусферическое углубление.
Заявителям неизвестно использование отличительных признаков устройства ручного сканирования с достижением указанного результата.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где представлены:
на фиг.1 - общий вид устройства;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 - выносной элемент I на фиг.1;
на фиг.4 - вид Г на фиг.3;
на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг.6 - сечение В-В на фиг.1;
на фиг.7 - выносной элемент II на фиг.6.
Устройство содержит: основную продольную направляющую 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4), крепежные узлы 2 в виде боковых лапок 3 с магнитами 4 и дополнительными приставными магнитами 5, каретку 6 с опорными роликами 7 (фиг.5, фиг.6). Продольная направляющая 1 представляет собой дугообразную пластину с продольным окном 8, боковые стенки 9 которого выполнены ступенчатыми, и на одной из них нанесена градусная шкала 10, а на торцевых стенках 11 нанесены установочные риски 12. На градусной шкале каждое ее деление соответствует фактической величине угловой координаты и равно n∙N, где n - натуральное число от 1 до 8, отражающее порядковый номер контролируемого сектора сварного соединения, N - натуральное число от 0° до 45°. Каретка 6 (фиг.1) включает рамку 13 с боковыми стенками 14, на которых нанесены линейные шкалы 15, и с торцевыми стенками 16, в которых закреплены параллельно первая дополнительная направляющая 17 и вторая дополнительная направляющая 18, ходовой винт 19 с рифленой головкой 20, установленный в стенках 16 с возможностью осевого вращения, ползун 21, перемещаемый ходовым винтом 19 по направляющим 17 и 18, взаимодействующий через прижимной узел 22 с призматическим преобразователем 23. Прижимной узел 22 (фиг.4) преобразователя 23 выполнен из двух штоков 24 с шаровыми опорами 25 и пружин 26, размещенных в глухих отверстиях ползуна 21. В рифленой головке 20 (фиг.5) ходового винта 19 размещен фиксатор, состоящий из подпружиненного штока 27 (фиг.7) со сферическим торцом 28 и пружины 29, а также сферического углубления 30 в торцевой стенке 16 со стороны рифленой головки 20. Позицией 31 обозначено контролируемое изделие, позицией 32 - ось сварного соединения изделия 31, позицией 33 - риска на боковой поверхности ползуна 21, позицией 34 - ячейка вафельной конструкции изделия 31, позицией 35 - дно ячейки 34, позицией 36 - ребро ячейки 34.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом контроля устанавливают продольную направляющую 1 вдоль оси 32 сварного соединения изделия 31 так, чтобы риски 8 на торцевых стенках 11 окна 8 совпали с осью 32 сварного соединения, а магниты 4 боковых лапок 3 попали в ячейки (фиг.1, фиг.3, фиг.4) сотовой конструкции изделия 31. Со стороны противоположной поверхности ввода ультразвуковых колебаний устанавливают постоянные дополнительные магниты 5 напротив магнитов 4 и, таким образом, закрепляют установленную на внешней поверхности изделия 31 направляющую 1. На каретке 6 с помощью ходового винта 19, смещают ползун 21 до совпадения его боковой риски с нулевым делением на линейной шкале 15. Каретку 6 устанавливают роликами 7 на нижнюю ступеньку боковых стенок 6 окна 8 в продольной направляющей 1 так, чтобы верхняя ступенька боковой стенки 6 ограничивала поперечное смещение каретки 6 относительно сварного соединения при перемещении каретки 6 вдоль направляющей 1. Каретку 6 по направляющей 1 смещают в исходное положение, например, до упора влево. Затем начинают контроль сварного соединения изделия 31, перемещая каретку 6 до упора вправо. Дойдя до упора, поворачивают рифленую головку 20 ходового винта 19 на каретке 6 по часовой стрелке, пока не сработает фиксатор (раздается характерный щелчок), а ползун 21 сместится на одно деление шкалы 15 от оси 32 сварного соединения. После срабатывания фиксатора каретку 6 перемещают до упора влево, при этом преобразователь 23 описывает новую траекторию, смещенную относительно первой на 1 мм. Последующие траектории аналогично смещаются, каждая относительно предыдущей с помощью ходового винта 19 каждый раз на 1 мм до тех пор, пока координата Y (по линейной шкале 15) местоположения преобразователя не станет равной толщине сварного соединения.
д
д
При обнаружении дефекта в сварном соединении по градусной шкале продольной направляющей 1 определяют координату X, а по линейной шкале 15 на каретке 6 определяют координату Y, вычисляют глубину залегания дефекта по формуле:
д
д
h=Y·tg(90°-α),
д
где: h - глубина залегания дефекта;
д
Y - координата положения преобразователя 23 относительно оси 32 сварного соединения в момент регистрации дефекта;
α - угол ввода ультразвуковых колебаний в материал изделия 31.
д
При угле ввода ультразвуковых колебаний в материал изделия 31, равном 45°, глубина залегания дефекта равна координате Y.
Таким образом, предлагаемое устройство решает поставленные задачи: обеспечивает равномерный шаг поперечного перемещения преобразователя в ручном режиме контроля, исключает неконтролируемые зоны в начале и в конце продольного сканирования преобразователя, продольная направляющая крепится к изделию из немагнитного материала с помощью магнитов, кроме того, обеспечивает считывание продольных и поперечных координат и позволяет определить глубину залегания выявляемых дефектов и их эквивалентную величину, ручной ввод указанных параметров дефектов в дефектоскопическую аппаратуру позволяет провести документирование результатов контроля в виде распечатки на принтере протокола и дефектограммы.
Источники информации.
1 АС СССР №1182383, кл. G01N «Устройство для ручного ультразвукового контроля сварных швов продольно-поперечным сканированием», опубликован 30.09.1985.
2 АС СССР №1174851, кл. G01N «Устройство для ультразвукового контроля сварных швов», опубликован 23.08.1985.