УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КРУГОВЫХ СВАРНЫХ ШВОВ ВВАРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗДЕЛИЯ

Полезная модель относится к устройствам для неразрушающего контроля, в частности к ультразвуковому контролю качества круговых сварных швов вварных элементов на трубах и цилиндрических изделиях, и может быть использована в технологии машиностроения.
Известно устройство для контроля поверхностей сложной формы, например, сферических, содержащее корпус, электродвигатель, закрепленный на корпусе, подшипники, смонтированные на корпусе, вал, установленный на подшипниках, коническую пару шестерен, одна из которых насажена на оси электродвигателя, а другая - на одном конце вала, направляющие, параллельные валу, искательную головку, подпружиненный вдоль продольной оси держатель искательной головки, втулку-винт, насаженную и скрепленную с валом, гайку, навернутую на втулку-винт с возможностью продольного перемещения в направляющих без проворачивания, стакан, скрепленный с гайкой, шаровой шарнир, укрепленный на другом конце вала, Г-образный рычаг, точка излома которого скреплена с шаровым шарниром, один конец которого связан с поверхностью стакана, а на другом конце укреплен держатель искательной головки, и прижимной башмак, жестко связанный с основанием держателя искательной головки (см. авт. свид. СССР №559169 с приоритетом от 13.05.1975 г.).
Недостатками устройства для контроля поверхностей сложной формы являются:
- большие габариты и масса;
- сложность конструкции;
- невозможность базирования по оси сварных швов вварных изделий, имеющих форму тел вращения;
- устройство предназначено для ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, имеющих форму тел вращения.
Известно также устройство для контроля сварных кольцевых швов изделий, содержащее основание, размещенный на нем привод кругового перемещения ультразвукового преобразователя и регистратор дефектов, Г-образный переходник, предназначенный для крепления к поверхности элемента, жестко прикрепленную к нему штангу, соединенную с основанием, привод радиального перемещения ультразвукового преобразователя, выполненный в виде жестко закрепленного на основании дифференциального механизма с первым и вторым дополнительными электродвигателями жестко соединенной с дифференциальным механизмом ведущей шестерни, кинематически связанной с ней ведомой шестерни и жестко соединенного с последней водила, при этом привод радиального перемещения ультразвукового преобразователя размещен на водиле, а ультразвуковой преобразователь установлен на поворотном кронштейне (см. авт. свид. СССР №1208507 с приоритетом от 30.01.1984 г.).
Устройство для контроля сварных кольцевых швов имеет явное преимущество для УЗК круговых сварных швов перед предыдущим аналогом в том, что оно крепится на оси кругового сварного шва и базируется на вварном элементе.
Однако оно обладает и рядом недостатков:
- сложная конструкция и большая масса устройства;
- наличие открытых ползунковых электроконтактов для передачи зондирующего и отраженного сигналов преобразователя, которые в процессе работы окисляются и изнашиваются;
- низкая точность определения угловых координат выявляемых дефектов.
Несмотря на приведенные недостатки, указанное техническое решение, как наиболее близкий аналог, может быть принято в качестве прототипа.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в:
- упрощении конструкции устройства и уменьшении его массы;
- повышении надежности и достоверности ультразвукового контроля качества сварных швов;
- повышении точности регистрации угловых координат выявляемых дефектов;
- отслеживании длительности зоны контроля в зависимости от изменений высоты контролируемого сварного шва по окружности;
- исключении перегибов кабеля при поворотах водила. Этот результат согласно предлагаемой заявке достигается следующим образом:
- введением дополнительного микропереключателя кругового перемещения ультразвукового преобразователя;
- введением блока цифрового отсчета угловых координат с преобразователем величины угла поворота в электрический сигнал;
- введением электронного блока переключения длительности зоны контроля дефектоскопа через 30° кругового перемещения ультразвукового преобразователя;
- введением электронного узла ограничения числа шагов радиального перемещения ультразвукового преобразователя;
- наличием кинематической связи пера регистратора дефектов с ходовым винтом радиального перемещения ультразвукового преобразователя;
- наличием барабана намотки кабеля ультразвукового преобразователя, кинематически связанного с водилом для исключения перегибов кабеля.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где:
на фиг.1 приведен пример выполнения устройства для ультразвукового контроля круговых сварных швов вварных элементов (деталей) изделий, имеющих форму тел вращения (труб, баков, заготовок и т.п.), на фиг.2 - блок-схема
подключения электронных блоков к дефектоскопической аппаратуре.
Устройство (см. фиг.1) содержит основание 1 с размещенными на нем приводом кругового перемещения ультразвукового преобразователя 6, выполнен в виде жестко закрепленного на основании 1 электродвигателя 2 с жестко соединенной с его валом ведущей шестерней 3, кинематически связанной с ней ведомой шестерней 4, и микропереключателем 5 привода кругового перемещения преобразователя 6; переходник 7 для крепления устройства на вварном элементе изделия, жестко прикрепленную к переходнику 7 штангу 8, к которой с противоположного торца жестко крепится основание 1, привод радиального перемещения ультразвукового преобразователя 6, состоящий из ходового винта 9 с ходовой гайкой 10, электродвигателя 11, кронштейна 12, микропереключателя 13, размещенными на водиле 14, жестко соединенном с ведомой шестерней 4.
Кроме того, устройство для ультразвукового контроля круговых сварных швов вварных элементов (деталей) изделий, имеющих форму тел вращения, снабжено дополнительно микропереключателем 15 кругового перемещения преобразователя 6 и преобразователем 16 угла поворота водила 14 в электрический сигнал, например, в виде переменного резистора, установленными на основании 1, при этом преобразователь 16 кинематически через зубчато-ременную передачу 17 связан с водилом 14, а электрически с электронным блоком 18 (см. фиг.2) цифрового отсчета угловых координат, который электрически связан с блоком 19 (задатчиком числа шагов радиального перемещения ультразвукового преобразователя 6) и электронным блоком 20 корректировки длительности зоны контроля дефектоскопической аппаратуры 21.
Устройство ультразвукового контроля сварных швов вварных элементов также снабжено узлом намотки кабеля (на фиг.1 не показан), закрепленным на штанге 8, а его неподвижный корпус 22 является барабаном регистратора 23 дефектов, включающего перо 24, установленное на защитном кожухе 25 кабеля 26 ультразвукового преобразователя 6 с возможностью вертикального
перемещения, кинематически связанное с ходовым винтом 9 и вращающееся синхронно с водилом 14 вокруг корпуса 22.
Позицией 27 обозначены пластины, закрепленные на оси преобразователя 16 (переменного резистора) и переключающие микропереключатели 5 и 15 после полного оборота водила 14.
Позицией 28 обозначен хомут для жесткого крепления штанги 8 к переходнику 7, закрепленному, например, в отверстии вварного элемента 29 изделия 30, а позицией 31 обозначен его сварной шов.
Устройство для ультразвукового контроля круговых сварных швов вварных элементов изделий, имеющих форму тел вращения, работает следующим образом.
Перед началом контроля устройство устанавливают на изделие 30 путем крепления к переходнику 7, вставленному, например, в отверстие вварного элемента 29 хомута 28 (вместо переходника может быть выступ вварного элемента 29), таким образом, чтобы ось штанги 8 совпала с центром кругового сварного шва 31 вварного элемента 29.
Винтами а и b устанавливают величину шага радиального перемещения ультразвукового преобразователя 6, а на числовом табло блока 18 цифрового отсчета координат - количество шагов этого перемещения и величину изменения длительности зоны контроля в зависимости от величины изменения высоты сварного шва 31 по его окружности. После этого включением электродвигателя 11 приводится во вращение ходовой винт 9, перемещающий ходовую гайку 10 с прикрепленным к ней кронштейном 12 с ультразвуковым преобразователем 6. Ультразвуковой преобразователь 6 подводят к сварному шву 31 и электродвигатель останавливают.
Затем включается электродвигатель 2 кругового перемещения ультразвукового преобразователя 6. От электродвигателя 2 вращение передается ведущей шестерне 3, от нее - ведомой шестерне 4 вместе с жестко соединенным с ней водилом 14 и от него через зубчато-ременную передачу 17 преобразователю 16.
Сигналы о дефектах в сварном шве 31 с ультразвукового преобразователя 6 по кабелю 26 поступают на вход дефектоскопической аппаратуры 21. Одновременно с преобразователя 16 (переменного резистора) информация о текущих угловых координатах (в виде изменения величины постоянного тока) поступает на блок 18 цифрового отсчета угловых координат, где величина тока преобразуется в цифровое значение градусов, которое запоминается в блоке 18 при обнаружении дефекта. Эта информация в градусах подается на блок 20, где через каждые 30° поворота водила 14 вырабатывается величина корректировки длительности (в микросекундах) зоны контроля дефектоскопической аппаратуры 21 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от изменения высоты сварного шва 31 в зоне его контроля ультразвуковым преобразователем 6 в текущий момент времени. Такая корректировка длительности зоны контроля в процессе кругового перемещения ультразвукового преобразователя 6 вдоль сварного шва 31 позволяет осуществлять ультразвуковой контроль его в корневой части независимо от меняющейся высоты шва.
При завершении полного оборота водила 14 и обхода кругового сварного шва 31 ультразвуковым преобразователем 6 под воздействием одной из пластин 27 (например, правой) срабатывает микропереключатель 5, отключается электродвигатель 2 кругового перемещения преобразователя 6, и включается электродвигатель 11 радиального перемещения преобразователя 6 до полного завершения радиального шага, величина которого установлена винтами а и Ь, когда сработает микропереключатель 13. При срабатывании микропереключателя 13 включается вращение водила 14 и круговое перемещение преобразователя 6 в направлении, противоположном предыдущему. В результате при каждом срабатывании микропереключателя 13 направление вращения водила 14, а, следовательно, круговое перемещение преобразователя 6 меняется на обратное. Одновременно при каждом срабатывании микропереключателя 13 на блок 19 (задатчик числа шагов) подается сигнал, и когда количество этих сигналов станет равным количеству шагов, установленных
перед контролем на блоке 19, блок 19 отключает питание электродвигателей 2 и 11, и контроль сварного шва прекращается. В процессе контроля при обнаружении дефекта в блоке 18 запоминается его угловая координата в градусах, а в блоке 19 отсчета количества шагов - линейная координата радиального перемещения преобразователя 6 в миллиметрах. Кроме того, при наличии дефекта с дефектоскопической аппаратуры 21 на перо 24 регистратора 23 дефектов подается ток записи дефекта на дефектограмме, например, на электротермической бумаге. После остановки контроля шва 31 на дефектограмме карандашом записывают уточненные значения угловых и линейных координат дефектов, выявленных при контроле, по цифровому табло блока 18, на котором высвечиваются их цифровые значения для каждого дефекта при каждом нажатии специальной кнопки на панели блока 18.
Таким образом, введение в устройство для ультразвукового контроля сварных швов вварных элементов изделий, имеющих форму тел вращения, дополнительного микропереключателя, преобразователя угловых координат, блока цифрового отсчета угловых координат, блока отсчета шагов, блока корректировки длительности зоны контроля, барабана намотки кабеля, кинематической связи пера регистратора дефектов с ходовым винтом радиального перемещения ультразвукового преобразователя повышает надежность контроля, точность отсчета угловых и линейных координат дефектов, исключает использование скользящих контактов для передачи сигналов с ультразвукового преобразователя на вход дефектоскопической аппаратуры, обеспечивает надежность регистрации дефектов и исключает обрыв кабеля.