УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ПРОДОЛЬНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РУЧНЫМ ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля качества сварных соединений, в частности к контролю продольных стыковых сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой, предназначена для использования в изделиях в виде тел вращения, и может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения.
Известно устройство [1] для ультразвукового контроля сварных соединений продольно-поперечным сканированием, содержащее направляющую, каретку, шток, подвижно установленный на каретке, и закрепленный на штоке преобразователь с механизмом прижима, ось, установленную на каретке с возможностью вращения, жестко установленные на ней программный диск и зубчатое колесо и упоры, установленные на направляющей и взаимодействующие в ходе контроля с программным диском, а шток выполнен в виде зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым колесом.
Устройство обладает серьезными недостатками. Оно предназначено для ультразвукового контроля сварных соединений только деталей из магнитных материалов и не пригодно для контроля сварных соединений из цветных металлов и их сплавов. Механизм прижима преобразователя и узлы крепления продольной направляющей выполнены из магнитов. Механизм поперечного перемещения преобразователя, выполненный в виде зубчатой рейки и зубчатого колеса, обладает низкими точностными характеристиками перемещения, которые не пригодны для определения глубины залегания выявляемых дефектов. Программный диск с лепестками сложен по конструкции и в изготовлении и при контроле тонких сварных соединений не требуется.
Известно также другое устройство [2] для ультразвукового контроля сварных соединений, содержащее направляющую с концевыми упорами, тележку (каретку), установленную на направляющей, дополнительную направляющую, закрепленную на каретке перпендикулярно основной, ползун, взаимодействующий с дополнительной направляющей, вертикальную стойку, установленную на ползуне, наклонный (призматический) искатель (преобразователь) с прижимным устройством, закрепленный на ползуне, при этом концевые упоры продольной направляющей выполнены в виде пластины с пилообразными зубьями различной ширины, определяемой шагом сканирования.
В этом устройстве упрощаются конструкция и технология изготовления в сравнении с предыдущим устройством в результате отсутствия в нем программных дисков с лепестками. Однако оно сохраняет ряд других недостатков предыдущего устройства и имеет свои недостатки. Механизмы прижима преобразователя и крепления продольной направляющей выполнены из магнитов и устройство предназначено только для контроля сварных соединений элементов конструкций, изготовленных из магнитных материалов. Упоры продольной направляющей в виде пластины с пилообразными зубьями разной ширины имеют низкие точностные характеристики поперечного перемещения ультразвукового преобразователя. Кроме того, эти зубья в начале и в конце продольного перемещения преобразователя создают дополнительно неконтролируемые зоны сварного соединения в процессе ультразвукового контроля.
Несмотря на имеющиеся недостатки, наиболее близким по своей конструкции к предлагаемой полезной модели, является устройство с дополнительной направляющей, закрепленной на каретке перпендикулярно основной, ползуном, взаимодействующим с дополнительной направляющей. В этом устройстве исключается сложный для изготовления сменный программный диск и механизм поперечного перемещения преобразователя в виде зубчатых рейки и колеса, находящиеся в зацеплении друг с другом.
Задачей полезной модели является создание устройства для ультразвукового контроля качества продольных сварных соединений изделия из немагнитных деталей, обеспечение поперечного перемещения призматического преобразователя с постоянным шагом, исключение неконтролируемых зон в начале и в конце продольного перемещения, считывание продольных и поперечных координат обнаруженных дефектов, крепление продольной направляющей и прижим преобразователя без использования магнитов.
Поставленная задача решается следующим образом.
Устройство снабжено второй дополнительной направляющей, закрепленной в каретке параллельно первой дополнительной направляющей, ходовым винтом с рифленой головкой, закрепленным в каретке параллельно дополнительным направляющим с возможностью вращения вокруг собственной оси, взаимодействующим с ползуном, а через прижимное устройство с призматическим преобразователем. Основная направляющая выполнена в виде плоскопараллельной пластины с продольным окном, через которое преобразователь контактирует с поверхностью ввода-приема ультразвуковых колебаний в изделие. При этом основная направляющая снабжена прижимным узлом преобразователя и концевыми крепежными узлами к контролируемому объекту без использование магнитов. В головке ходового винта выполнен фиксатор в виде подпружиненного штока, а в прилегающей к ней стенке каретки - глухое полу сферическое углубление.
Заявителям неизвестно использование отличительных признаков устройства с достижением указанных результатов.
Сущность полезной модели и ее работа поясняются графическими материалами, где:
на фиг.1 - представлен общий вид устройства;
на фиг.2 - показано поперечное сечение устройства;
на фиг.3 - продольное сечение устройства;
на фиг.4 - продольное сечение каретки.
Устройство содержит: продольную направляющую 1 (фиг.1), крепежные узлы 2 (фиг.2) в виде струбцин, каретку 3 (фиг.2, фиг.3, фиг.4) с роликами 4. Продольная направляющая 1 представляет собой плоскопараллельную пластину с продольным окном 5, боковые стенки 6 которой выполнены ступенчатыми, и на одной из них нанесена линейная шкала, а на торцевых стенках 7 нанесены риски 8. Крепежные узлы 2 на торцах направляющей 1 изготовлены в виде струбцин 9 с винтовым или кулачковым зажимом 10, при этом один узел 2 жестко закреплен на направляющей 1, а второй устанавливается при креплении направляющей 1 вдоль сварного соединения. Каретка 3 включает рамку 11 с боковыми стенками 12, на которых нанесены линейные шкалы 13, торцевые стенки 14, в которых закреплены первая дополнительная направляющая 15 и вторая дополнительная направляющая 16, установленная перпендикулярно продольной направляющей 1, ходовой винт 17 с рифленой головкой 18, закрепленный в стенках 14 с возможностью вращения вокруг собственной оси, ползун 19, перемещаемый ходовым винтом 17 по направляющим 15 и 16, и взаимодействующий через прижимной узел с призматическим преобразователем 21. Прижимной узел преобразователя 21 состоит из двух штоков 22 с шаровыми наконечниками 23 и пружин 24, размещенных в вертикальных глухих отверстиях ползуна 19. В рифленой головке 18 ходового винта 17 размещен фиксатор, состоящий из подпружиненного штока 25 со сферическим торцом 26 и пружины 27, а также сферического углубления 28 в торцевой стенке 14 каретки 3 со стороны рифленой головки 18. Позицией 29 (фиг.1) обозначено контролируемое изделие, а позицией 30 - ось сварного соединения контролируемого изделия 29.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом контроля устанавливают продольную направляющую 1 параллельно оси 30 сварного соединения контролируемого изделия 29. Выравнивают риску 8 окна 5 с продольной осью 30 сварного соединения изделия 29 со стороны торца направляющей 1 с крепежным узлом 2. Поджимают направляющую 1 к изделию 29 винтом 10 узла 2. Затем выравнивают риску 8 на противоположном торце направляющей 1 и прижимают ее крепежным узлом 2, не закрепленным на ней, к контролируемому изделию 29.
Каретку 3 устанавливают роликами 4 на нижнюю ступеньку боковых стенок 6 основной направляющей 1 так, чтобы ее верхние ступеньки стенок 6 ограничивали поперечное смещение каретки 3 относительно оси 30 сварного соединения при ее перемещении вдоль основной направляющей 1. На каретке 3 с помощью ходового винта 17 смещают ползун 19 таким образом, чтобы риска, нанесенная на его боковую стенку, совпала с риской линейной шкалы 13, соответствующей толщине сварного соединения (толщине свариваемых кромок изделия 29). Каретку 3 смещают по направляющей 1 до упора, например, влево, а затем, подключив преобразователь 21 к дефектоскопической аппаратуре (на фиг.1, фиг.2, фиг.2, фиг.3, фиг.4 не показана) начинают контроль сварного соединения изделия, перемещая каретку 3 до упора вправо. Дойдя до упора, поворачивают рифленую головку 18 ходового винта 17 на каретке 3 по часовой стрелке на один оборот, пока не сработает фиксатор, при этом преобразователь сместится на 1 мм ближе к оси 30 сварного соединения. После срабатывания фиксатора каретку 3 перемещают влево, при этом ультразвуковой преобразователь 21 описывает новую траекторию, смещенную относительно первой на 1 мм. Последующие траектории аналогично смещаются с помощью ходового винта 17 каждый раз на 1 мм.
При обнаружении дефекта в сварном соединении по шкале продольной направляющей можно всегда определить его координату X, а по шкале 13 на каретке 3 координату Y и его глубину залегания, при использовании призматического преобразователя с углом ввода ультразвуковых колебаний, равным 45° она будет равна координате Y, или по формуле:
д
д
h=L.sin(90°-α),
д
где: h - глубина залегания обнаруженного дефекта;
д
L, - расстояние от обнаруженного дефекта до точки ввода ультразвуковых колебаний;
α - угол ввода ультразвуковых колебаний в контролируемый объект.
Таким образом, предлагаемое устройство решает поставленные задачи перед полезной моделью: обеспечивает равномерный шаг поперечного перемещения преобразователя, исключает неконтролируемые зоны в начале и в конце продольного сканирования преобразователя, продольная направляющая крепится к изделию из немагнитного материала, кроме того, обеспечивает определение продольных и поперечных координат и глубины залегания выявляемых дефектов, что позволяет при необходимости составить дефектограмму по результатам контроля на персональном компьютере при ручном вводе параметров обнаруженных дефектов: координат X и Y, и глубины залегания дефектов.
Источники информации.
1 Патент РФ №1182383, кл. G01N «Устройство для ручного ультразвукового контроля сварных швов продольно-поперечным сканированием», опубликован 30.09.1985.
2 Патент РФ №1174851, кл. G01N «Устройство для ультразвукового контроля сварных швов», опубликован 23.08.1985.