АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК

Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий акустико-эмиссионным методом и может быть использована для контроля литых объектов железнодорожного транспорта и иных объектов контроля из ферромагнитных материалов.
Известна ультразвуковая акустическая головка (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №497113, Кл. В23k 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.
Недостатком данного технического решения является невозможность использования данного устройства без дополнительных креплений на объект, так как магниты в конструкции выполняют функцию исключительно регулирования усилия прижатия преобразователя внутри конструкции, при этом чувствительность контроля будет напрямую зависеть от способа закрепления акустической головки на объекте (струбцина, магнитное крепление и прочее). Акустическая головка с концентратором в виде щупа может быть успешно использована для исследования сложных объектов, для установки в технологические отверстия и пр., однако наличие в конструкции концентратора и накладки с акустическим импедансом, сильно отличающимся от пьезокерамики, неизбежно приводит к потере чувствительности контроля.
Прототипом заявляемого технического решения является «Акустическая головка» (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №845082, МПК G01N 29/04, опубл. 07.07.81), содержащая акустический преобразователь, установленный в корпусе и магнитную систему для прижима преобразователя к поверхности контролируемого изделия, при этом магнитная система выполнена в виде кольцевого магнита, охватывающего с зазором корпус преобразователя, причем корпус выполнен из ферромагнитного материала, а его высота превышает высоту магнита.
Недостатком данного технического решения является отсутствие в конструкции возможности регулирования силы прижатия преобразователя акустической эмиссии к объекту контроля, что не позволяет адаптировать крепления для различных типов контактной жидкости и компенсировать снижение магнитной индукции при старении магнита. Недостатком устройства также является невозможность его использования, если корпус изготовлен из немагнитных материалов, например, латуни или нержавеющих аустенитных сталей, на объектах контроля, на поверхности которых имеются значительные неровности, так как при этом для плотного прилегая устройства к поверхности объекта контроля требуется значительные отклонения осей симметрии магнита и преобразователя акустической эмиссии. Для обеспечения таких отклонений необходим значительный зазор между наружным диаметром преобразователя акустической эмиссии и внутренним диаметром магнита, а при увеличении зазора уменьшается магнитная сила прижатия преобразователя акустической эмиссии к объекту контроля и, следовательно, ухудшается акустический контакт и чувствительность контроля.
Техническая задача: повышение надежности работы преобразователя и акустического контакта за счет плотного прилегания контактной поверхности преобразователя к объекту контроля.
Поставленная задача решается за счет того, что акустический блок, содержащий акустический преобразователь в корпусе и магнитную систему для прижима преобразователя к поверхности контролируемого изделия, выполненную в виде магнита, снабжен охватывающим магнит кожухом из упругого материала, соединенным с преобразователем посредством упругого элемента, кожух смонтирован с возможностью обеспечения регулируемого зазора между ним и объектом контроля, кроме того кожух имеет скосы в поперечном сечении для надежной установки на поверхность объекта контроля, снабжен накладкой из твердого сплава, для защиты от износа при трении о поверхность объекта контроля.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен акустический блок в разрезе, на фиг. 2 - акустический блок в аксонометрии.
Акустический блок содержит акустический преобразователь 1, установленный в корпусе 2, магнит 3 для прижима акустического преобразователя к поверхности контролируемого изделия 4, кожух 5, охватывающий магнит 3, упругую втулку 6, соединяющую кожух 5 с корпусом 2 преобразователя 1. Для регулирования зазора между кожухом 5 с преобразователем 1 и объектом контроля 4 в кожухе 5 установлена шайба переменной высоты 7.
Кожух 5 выполнен из упругого материала, например, из капролона, и состоит из двух элементов, соединенных винтами 8 с гайками 9.
В нижней части кожуха 5 выполнены скосы с накладками из твердого сплава 10 для его защиты от износа при трении о поверхность объекта контроля и снижения ударных нагрузок на преобразователь 1.
Устройство работает следующим образом. На этапе подготовки к проведению контроля регулируют силу прижатия преобразователя 1 к объекту контроля 4, изменяя зазор между магнитом 3 и поверхностью контролируемого изделия 4 с помощью шайбы 7, для чего изменяют ее высоту. Акустический блок устанавливают на объект контроля 4 на накладку 10, при этом кожух 5 за счет упругой втулки демпфирует ударное воздействие на магнит 3 и преобразователь 1. Наклоняя устройство, обеспечивают плотное прилегание контактной поверхности акустического преобразователя 1 к поверхности контролируемого изделия 4. При установке блока на неровности кожух 5 передает силу реакции, возникающую при контакте на упругую втулку 6, сила реакции поверхности объекта контроля 4 поглощается ею. После установки обеспечивается плотное прилегание контактной поверхности преобразователя 1 к поверхности за счет зазора между объектом контроля 4 и кожухом 5 с магнитом 3. Так как магнит 3 не контактирует с объектом контроля 4, площадь контакта зависит от размеров преобразователя, тем самым обеспечивается минимальная площадь взаимодействия всего устройства и объекта контроля 4 и повышается надежность акустического контакта.
Устройство может применяться для проведения испытаний в натурных и полевых условиях. Испытания опытного образца и данные эксплуатации реальных преобразователей акустической эмиссии в вагоноремонтных предприятиях показали, что надежность акустико-эмиссионных преобразователей возрастает, во многих случаях можно говорить о стабильной чувствительности преобразователей акустической эмиссии в межремонтный период.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство обеспечивает более высокую надежность преобразователя акустической эмиссии за счет отсутствия ударного воздействия на преобразователь акустической эмиссии и магнитную систему при установке на ферромагнитный объект контроля за счет регулирования магнитных сил, обеспечивает повышение долговечности магнитной системы, и сводит к минимуму влияние геометрии поверхности контролируемого изделия на качество контроля.