АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК

Полезная модель относится к области измерительной техники, конкретно к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий из ферромагнитных материалов, которые контролируют акустико-эмиссионным методом неразрушающего контроля.
Известна ультразвуковая акустическая головка (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №497113, Кл. B23k 19/00, опубл. 30.12.75), содержащая преобразователь, концентратор и смонтированный в корпусе магнит, причем с целью увеличения диапазона регулирования усилия прижима преобразователя к концентратору, она снабжена насаженным на корпус стаканом и закрепленным на дне его дополнительным магнитом, при этом указанные магниты обращены друг к другу одноименными полюсами.
Недостатками данного технического решения является ограниченная номенклатура объектов, подлежащих контролю с помощью заявленного устройства и неопределенность в чувствительности контроля. Акустическая головка со стержневым коническим концентратором может быть установлена только в специальные технологические отверстия изделия, для ее крепления на другие участки требуются специальные крепления, которые будут влиять на неопределенность силы прижима. Два магнита, обращенные друг к другу одноименными полюсами, установленные в стакане и корпусе, создают силу прижима, которая, в свою очередь, регулируется толщиной магнита, измерение таких усилий и подбор соответствующего магнита - сложная практическая задача. Таким образом, при необходимости изменения площадки установки акустической головки и применения для этих целей механических устройств, будет изменяться и сила прижима, следовательно, чувствительность контроля будет напрямую зависеть от способа закрепления акустической головки на объекте. При этом потребуется вновь исследовать и оценивать чувствительности контроля.
Известен также акустический блок, (см. патент на полезную модель №165659, МПК G01N 29/04, опубл. 13.04.2016), содержащий акустический преобразователь в корпусе и магнитную систему для прижима преобразователя к поверхности контролируемого изделия, выполненную в виде магнита, причем устройство снабжено охватывающим магнит кожухом из упругого материала, соединенным с преобразователем посредством упругого элемента, кожух смонтирован с возможностью обеспечения регулируемого зазора между ним и объектом контроля и снабжен накладкой, предназначенной для защиты от износа при трении о поверхность объекта контроля и имеет скосы в поперечном сечении для надежной установки на поверхность объекта контроля.
Недостатком данного технического решения является отсутствие в конструкции возможности установки на объекты контроля, когда неровности и радиус кривизны объекта контроля приводит к появлению зазора между магнитом и объектом контроля, что негативно влияет на чувствительность контроля из-за неплотного контакта. Для уменьшения влияния указанных недостатков, может использоваться прием регулирования (уменьшения) зазора между объектом контроля и магнитом, установленным в кожух, однако для этого требуются дополнительные технологические операции по разбору устройства и его последующей сборке. При этом, после уменьшения зазора возникает неопределенность силы прижатия преобразователя к объекту контроля, и, следовательно, неопределенность чувствительности контроля и разная чувствительность по каналам акустико-эмиссионной аппаратуры.
Техническая задача: повышение надежности работы преобразователя за счет улучшения акустического контакта акустико-эмиссионного преобразователя с поверхностью контролируемого объекта.
Поставленная задача решается за счет того, что акустический блок, содержащий акустический преобразователь в корпусе и магнитную систему для прижима преобразователя к поверхности контролируемого изделия, охватывающий акустический преобразователь кожух с регулируемым зазором, магнитная система выполнена в виде двух изолированных магнитов, размещенных в установочных стаканах, смонтированных с возможностью обеспечения самоустановки и выравнивания на поверхности объекта контроля посредством упругих элементов в виде кронштейнов, охватывающих кожух преобразователя.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен акустический блок в аксонометрии в разрезе, установленный на неровности поверхности, на фиг. 2 - акустический блок, установленный на контролируемую поверхность с радиусом кривизны R.
Акустический блок содержит акустический преобразователь в корпусе 1, магниты 2, 3 для прижима акустического преобразователя к поверхности контролируемого изделия 4, кожух 5, закрепленный на корпусе акустического преобразователя 1, при этом кожух 5 выполнен из упругого немагнитного материала. Магниты 2, 3, выполненные из сплавов редкоземельных элементов, размещены в установочных стаканах 6, 7, выполненных за одно целое с упругими элементами в виде кронштейнов 8, 9, состоящих из плоской части переменного сечения 10 и пружинящего элемента 11, соединяющих установочные стаканы 6, 7 с кожухом 5. Кожух 5 выполнен разъемным, жестко фиксируется на корпусе акустического преобразователя 1, с помощью винтового соединения 12 на нужной высоте от поверхности объекта контроля 4.
В установочных стаканах 6, 7 дно выполнено тонким, однородным из упругого материала, что служит для защиты от износа и трения магнитов 2, 3 о поверхность объекта контроля.
Устройство работает следующим образом. На этапе подготовки к проведению неразрушающего контроля регулируют высоту установки кожуха 5 на корпусе акустического преобразователя 1 в зависимости от высоты неровностей на поверхности объекта контроля 4. В первую очередь на контролируемую поверхность 4 устанавливаются магниты 2, 3, которые за счет малых контактных поверхностей стаканов 6, 7 и упругих кронштейнов 8, 9, независимо друг от друга, деформируясь под действием магнитных сил, и за счет возможности поворота пружинящего элемента 11 на угол α, самоустанавливаются и выравниваются на поверхности объекта контроля по нормали к его поверхности, что позволяет ориентировать акустический блок, как на неровностях поверхности, так и на поверхности с радиусом кривизны R. После этого акустический преобразователь 1 устанавливается между стаканами 6, 7 магнитной системы. Плотное прилегание контактной поверхности преобразователя 1 к поверхности объекта контроля 4 обеспечено за счет того, что контактные площадки магнитной системы и контактная площадка корпуса преобразователя независимы друг от друга, а зазоры между объектом контроля 4 и магнитами 2, 3 минимальны вне зависимости от кривизны поверхности. Жесткостные характеристики упругих элементов позволяют плавно регулировать прижатие магнитов на нужной высоте и независимо от радиуса кривизны поверхности объекта контроля.
Устройство может применяться для проведения натурных испытаний и проведения контроля в полевых условиях. Испытания опытного образца и данные эксплуатации преобразователей акустической эмиссии на опасных производственных объектах показали, что надежность акустического контакта возрастает, преобразователи легко устанавливаются в условиях, в которых установить иную магнитную систему невозможно, в том числе на поверхностях с высокой шероховатостью и с малыми радиусами кривизны, с углом наклона поверхности, близкой к 90°, за счет снижения веса акустического блока в целом. При этом чувствительность акустико-эмиссионных преобразователей возрастает.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство обеспечивает повышение чувствительности акустического блока за счет улучшения акустического контакта преобразователя с поверхностью контролируемого объекта.