УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области средств неразрушающего контроля и может быть использована при ультразвуковой дефектоскопии листового материала и формообразованных изделий из него.
Известен наклонный ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, призму прямоугольной формы со скосом, на которой размещена пьезопластина, электрически связанная с дефектоскопом и излучающая ультразвуковые колебания с рабочей и нерабочей поверхности. На нерабочей поверхности пьезопластины установлен демпфер для формирования импульса. В процессе работы преобразователя рабочая поверхность пьезопластины излучает ультразвуковой пучок, который распространяется через призму, посредством контактной жидкости в контролируемое изделие. Отраженный от дефекта ультразвуковой пучок возвращается обратно на пьезопластину и регистрируется дефектоскопом (см. «Ультразвуковой контроль сварных швов». Гурвич А.К., Ермолов И.Н. (Технiка), 1972, стр.47).
В результате анализа выполнения данного преобразователя необходимо отметить, что для него характерны невысокие функциональные возможности, так как излучаемый преобразователем ультразвуковой пучок имеет узкую направленность, не захватывает весь объем контролируемого материала и не выявляет дефекты различной ориентации. Частично эти недостатки устраняют путем совмещения различных схем сканирования, которые трудоемки и снижают производительность контроля.
Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, в котором размещена призма с двумя скосами, выполненными под углом α=58° и с разворотом между скосами (γ=34°), на которые установлены две пьезопластины, обеспечивающие излучение и прием ультразвукового излучения в двух направлениях по и против хода движения преобразователя (см. Марков А.А., Шпагин Д.А. «Ультразвуковая дефектоскопия рельсов», - СПб, «Образование - Культура», 1999, стр.215).
В результате анализа данного преобразователя необходимо отметить, что при его работе захватывается узкая область прозвучивания в двух направлениях и выявляются дефекты, ориентированные только перпендикулярно к направлению распространения ультразвукового пучка.
Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение производительности и качества контроля за счет выявления дефектов различной ориентации и сокращения объемов сканирования преобразователем.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ультразвуковом преобразователе, содержащем корпус, призму, пьезопластину, имеющую возможность соединения с дефектоскопом, ловушку ультразвуковых волн, демпфер, новым является то, что призма размещена в корпусе вертикально, на верхнем торце призмы имеется углубление конической формы, а с нижнего торца призмы выполнена осевая выточка, закрытая заглушкой, пьезопластина размещена в выточке, демпфер размещен на нижнем торце пьезопластины, а ловушка образована воздушным зазором между демпфером и заглушкой.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг.1 - ультразвуковой преобразователь, вертикальный разрез;
- на фиг.2 - ультразвуковой преобразователь, вид сверху.
Ультразвуковой преобразователь содержит корпус 1, в котором вертикально размещена призма 2 с углублением «А» конической формы в верхнем ее торце. Призма 2 выполняется преимущественно из органического стекла по своим характеристикам получившего наибольшее применение. В нижнем торце призмы 2 имеется осевая цилиндрическая выточка, в которую устанавливается, параллельно контактной поверхности «Б», пьезопластина 3, имеющая рабочую и нерабочую поверхности, которые излучают ультразвуковые пучки. Рабочий ультразвуковой пучок на графических материалах показан стрелками. На нерабочей поверхности пьезопластины имеется демпфер 4. В качестве демпфера, который формирует по длительности и мощности рабочий ультразвуковой пучок, может быть использована композиция из компаунда с наполнителем. Со стороны контактной поверхности «Б» в выточке установлена заглушка 5. Заглушка 5 образует с поверхностью демфера 4 воздушный зазор (ультразвуковая ловушка) 6, гасящий нерабочий ультразвуковой пучок. Воздух обладает наибольшим препятствием для прохождения ультразвука в мегагерцовом диапазоне, который используется при ультразвуковом контроле.
Исследуемый объект обозначен позицией 7, имеющийся в полости объема дефект обозначен позицией 8.
Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.
От дефектоскопа (не показан) на пьезопластину 3 подают электрические импульсы, которые формируют ультразвуковые пучки с плоским фронтом, распространяющиеся в сторону контактной поверхности «Б» (нерабочая поверхность) и в сторону углубления «А» конической формы (рабочая поверхность).
Демфер 4 формирует ультразвуковые пучки по длительности и мощности излучения в зависимости от технических требований на ультразвуковой контроль, за счет выбора количества материала наполнителя в компаунде и его удельного веса. Для однозначной интерпретации результатов контроля ультразвуковой пучок, направленный в сторону контактной поверхности «Б», гасится ультразвуковой ловушкой 6, наполненной воздухом. Пьезопластина 3 излучает рабочий ультразвуковой пучок с плоским фронтом в сторону углубления «А» конической формы. На границе углубления «А» конической формы пучок зеркально отражается под углом падения и распространяется в сторону контактной поверхности «Б». Ультразвуковой пучок, отражаясь от углубления «А» конической формы, приобретает форму конуса. При контроле в месте установки преобразователя на контролируемое изделие 7 наносится жидкость (например, машинное масло), которая обеспечивает прохождения ультразвукового пучка в контролируемое изделие. Заглушка 5 предотвращает попадание контактной жидкости в ультразвуковую ловушку 6. На границе контактной поверхности «Б» ультразвуковой пучок конической формы преломляется по закону Снелиуса и проходит в материал под большим углом относительно оси преобразователя, распространяясь во все стороны изделия. При попадании дефекта 8 материала в ультразвуковое поле, часть энергии отражается и возвращается обратно на пьезопластину. Пьезопластина принимает, преобразует и передает эхо-сигнал, который поступает на регистрирующие устройства (не показаны) дефектоскопа, производя их оценку.