УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области неразрушающих методов контроля, в частности к ультразвуковому контролю, и может найти широкое применение в машиностроении для входного контроля качества материала заготовок.
Известен искатель к ультразвуковому дефектоскопу, состоящий из корпуса, протектора, акустического преобразователя, штуцера для подачи контактной жидкости, закрепленного между корпусом и протектором торцевое уплотнения в виде эластичной магнитной ленты с центральным отверстием и магнитного кольца между преобразователем и уплотнением торцевого уплотнения, при этом магнитное кольцо и отверстие торцевого уплотнения установлены соосно преобразователю и обращены друг другу одноименными полюсами (Авт. свид. СССР №655962, кл. G 01 N, с приоритетом от 21.11.77).
Искатель обладает рядом недостатков:
- громоздкость конструкции, что ведет к увеличению неконтролируемой краевой зоны;
- непригодность для автоматизированного контроля, поскольку форма и конструкция искателя исключают возможность его крепления к сканирующему узлу;
- жесткость крепления преобразователя к корпусу искателя при малых изменениях рельефа поверхности контролируемого объекта изменяет величину и форму зазора между преобразователем и поверхностью контролируемого объекта, что приводит к изменению чувствительности контроля;
- в процессе износа магнитной ленты уменьшается усилие прижима ленты магнитной на отдельных участках.
Известен также ультразвуковой искатель, содержащий акустическую призму, закрепленный на ней пьезоэлемент, резервуар с контактной жидкостью и замкнутый элемент из упругого материала, установленный на рабочей поверхности призмы вне поля излучения, в призме выполнен канал под углом к рабочей поверхности, один торец которого расположен внутри замкнутого элемента, а другой на боковой грани призмы и сообщается с резервуаром (Авт. свид. СССР №1242814, кл. G 01 N, с приоритетом от 16.01.85).
Описанный искатель имеет некоторые преимущества перед предыдущим аналогом, заключающиеся в том, что он имеет меньшие габариты и меньшую опорную площадь, а, следовательно, меньшую краевую неконтролируемую зону.
Однако искатель имеет серьезные недостатки:
- предназначен только для ручного ультразвукового контроля, что ограничивает область его применения;
- упругий эластичный материал быстро изнашивается на шероховатой поверхности изделий;
- отсутствие защитного корпуса, требует бережного обращения, что в производственных условиях очень сложно;
- имеет узкую область применения только для наклонного ввода-приема ультразвуковых колебаний.
Однако, несмотря на указанные недостатки, описанный призматический искатель является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели, поэтому может быть принят за прототип.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков:
- повышение износоустойчивости опорной поверхности преобразователя;
- уменьшение краевой неконтролируемой зоны;
- обеспечение возможности отслеживания неровностей поверхности ввода-приема акустических колебаний контролируемого изделия для повышения достоверности контроля;
- обеспечение автоматизированного ультразвукового контроля;
- сохранение постоянного зазора между излучающей поверхностью преобразователя и поверхностью контролируемого изделия.
Поставленная цель достигается следующими техническими решениями:
- корпус и локальная ванна выполнены за одно целое из прочного износостойкого материала;
- между сканирующим узлом и преобразователем введена механическая связь через шаровые опоры из подпружиненных штоков;
- локальная ванна преобразователя снабжена несколькими каналами подпитки иммерсионной жидкости.
На фиг.1, 2, 3, 4 приведен пример выполнения предлагаемой полезной модели.
На фиг.1 представлены конструкция преобразователей и механическая связь его со сканирующим узлом, а на фиг.2, фиг.3, фиг.4 приведены варианты выходов в локальную ванну каналов подпитки иммерсионной жидкостью (водой), где: 1 - корпус преобразователя; 2 - диаметрально противоположные выступы на корпусе 1, 3 - локальная ванна, 4 - демпфер, 5 - пьезоэлементы, 6 - каналы подвода иммерсионной жидкости (воды) к локальной ванне 3, 7 - патрубок, 8 - глухие отверстия с плоским дном 9, выполненные симметрично в выступах 2 корпуса 1, в отверстия 8 введены шаровые опоры 10 штоков 11 с пазом 12, подпружиненных пружиной 13 в направляющих каналах 14, выполненных в основании 15 сканирующего узла. Штифты 16 препятствуют выпадению штоков 11 из направляющих каналов 14. Основание
15 сканирующего узла опирается роликами 17 на поверхность контролируемого изделия 18.
Локальная ванна 3 преобразователя выполнена за одно целое с корпусом 1 и, следовательно, из одного материала. Основные требования, предъявляемые к материалу ванной 3, заключается в его износоустойчивости; а требование, предъявляемое к корпусу 1, состоит в прочности. Поэтому материал корпуса 1 и ванны 3 выбирают из этих двух требований, например, сталь. Поскольку выбранный материал обладает высокой твердостью, во избежание повреждения поверхности контролируемого изделия 18 в процессе контроля острые кромки ванны 3 притупляют. Устранению вероятности повреждения поверхности изделия 18 способствует ограничение постоянного усилия прижима ванны 3 преобразователя, создаваемое постоянным зазором между основанием 15 сканирующего узла и поверхностью изделия 18 роликами 17.
Преобразователь работает следующим образом.
Сканирующий узел подводят к поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний контролируемого изделия 18 и устанавливают его основание 15 опорными роликами 17 на поверхность. Преобразователь локальной ванной 3 устанавливается на эту поверхность и поджимается к ней пружиной 13 через штоки 11, шаровые опоры 10 и плоское дно 9 глухого отверстия 8. Через шланг 19, патрубок 7 и каналы 6 в локальную ванну 3 подается вода для создания акустического контакта между пьезоэлементом 5 и поверхностью контролируемого изделия 18. Заполнение локальной ванны 3 отражается на экране дефектоскопической аппаратуры появлением поверхностного или донного импульса, переданного от пьезоэлемента 5 через кабель 20, что подтверждает наличие акустического контакта между преобразователем и поверхностью изделия 18. При наличии акустического контакта перемещают преобразователь по поверхности контролируемого изделия 18, например, в направлении стрелки А, и осуществляют его контроль. При этом узел сканирования 15 обкатывает роликами 17 встречающиеся неровности, а преобразователь
скользит по ним, максимально прилегая ванной 3 к поверхности. Наличие микронеровностсй на контролируемой поверхности ведет к утечке контактной жидкости из ванны 3, которую пополняют подпиткой через каналы 6. На фиг.2 эти каналы вводятся вдоль плоскости симметрии с противоположных сторон ванны 3. Такая подпитка целесообразна при малых скоростях сканирования преобразователя. На фиг.3 ввод контактной жидкости осуществляют с одной стороны ванны 3, которая обращена к направлению сканирования, что целесообразно при больших скоростях сканирования. Подпитку из ванны 3 могут проводить через три и более каналов 6 для широкозахватных преобразователей, как показано на фиг.4.
Таким образом, предлагаемый преобразователь снабжен износоустойчивой ванной, его локальная ванна максимально прилегает к контролируемой поверхности при ультразвуковом контроле изделия за счет подпружиненных штоков с шаровыми опорами, предназначен для автоматизированного сканирования, при этом обладает хорошим акустическим контактом при малых и больших скоростях сканирования за счет нескольких подводящих каналов иммерсионной жидкости.