УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ЗАГОТОВОК СО СФЕРИЧЕСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля качества изделий, в частности к ультразвуковому контролю штампованных заготовок с сферическими поверхностями, и может быть использована в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известно устройство [1] для контроля поверхностей сложной формы ультразвуковым методом, содержащее электродвигатель, закрепленный на корпусе, подшипники, смонтированные на корпусе, вал, установленный в подшипниках, коническую пару шестерен, одна из которых насажена на оси электродвигателя, а другая - на одном конце вала, направляющие, параллельные валу, искательную головку (преобразователь), подпружиненный вдоль продольной оси держатель искательной головки и обеспечивающие возвратно-поступательное перемещение искательной головки вдоль изделия на один шаг после каждого ее прохода поперек контролируемой поверхности.
Однако устройство не может обеспечить непрерывное перемещение искательной головки по спиральной траектории, что необходимо при сохранении постоянного угла ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие.
Известно также другое устройство [2] для контроля поверхностей сложной формы, например сферических, содержащее корпус, электродвигатель, закрепленный на корпусе, подшипники, смонтированные на корпусе, вал, установленный в подшипниках, коническую пару шестерен, одна из которых насажена на оси электродвигателя, а другая - на одном конце вала, направляющие, параллельные валу, искательную головку, подпружиненный вдоль оси держатель искательной головки, с целью непрерывного перемещения искательной головки по спиральной траектории при сохранении постоянного угла ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие, устройство снабжено втулкой-винтом, насаженной и скрепленной с валом, гайкой, навернутой на втулку-винт с возможностью продольного перемещения в направляющих без проворачивания, стаканом, скрепленным с гайкой, шаровым шарниром, укрепленным на другом конце вала, Г-образным рычагом, точка излома которого скреплена с шаровым шарниром, один конец которого связан с поверхностью стакана, а на другом конце укреплен держатель искательной головки, и прижимным башмаком, жестко связанным с основанием держателя искательной головки.
Устройство [2] имеет преимущество перед устройством [1] заключающееся в том, что в процессе ультразвукового контроля осуществляется непрерывное перемещение преобразователя по спиральной траектории при сохранении постоянного угла ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие.
Однако устройство [2] имеет свои недостатки:
- отсутствие возможности ультразвукового контроля качества сферических изделий со стороны их внешней поверхности, что ограничивает область применения установки;
- отсутствие узла центрирования контролируемого изделия усложняет установку соосности вала вращения ультразвукового преобразователя и контролируемого изделия;
- несовершенство конструкции узла сканирования, при изменении шага сканирования требует наличия набора пар втулки-винта и гайки, а также изменения размеров Г-образного рычага;
- передача сигналов с преобразователя на вход дефектоскопической аппаратуры через контактный токосъемник снижает достоверность ультразвукового контроля в случае нарушений контакта.
Однако, несмотря на имеющиеся недостатки, устройство [2] является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели и поэтому принимается за прототип.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков аналога и прототипа, что достигается следующими техническими решениями:
- планшайбой, установленной на полом основании с возможностью ее вращения в горизонтальной плоскости, в котором размещен электропривод ее вращения;
- кулачками, центрирующими контролируемую заготовку на планшайбе;
- П-образным манипулятором, закрепленным на осях редуктора и подшипников, перемещающим преобразователь по дугообразной траектории;
- продольными сквозными пазами, с линейными шкалами вдоль них, выполненными симметрично друг другу на противоположных плечах П-образного манипулятора, позволяющими изменять высоту П-образного манипулятора при изменении радиуса кривизны сферической поверхности контролируемой заготовки;
- ультразвуковым преобразователем с локальной ванной, закрепленным в центре П-образного манипулятора с помощью акустического блока, прижимающего ультразвуковой преобразователь к сферической поверхности контролируемой заготовки;
Конструкция предлагаемой полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на фиг. 1 приведен пример выполнения предлагаемой установки;
- на фиг. 2 представлен вид A предлагаемой установки, на котором показан продольный паз с линейной шкалой, выполненный на одном из плеч П-образного манипулятора;
- на фиг. 3 представлен выносной элемент I фиг. 1, на котором показан продольный паз с линейной шкалой, выполненный на одном из плеч П-образного манипулятора.
Установка (фиг. 1) содержит полое основание 1, планшайбу 2, установленную на нем с возможностью горизонтального вращения вокруг собственной оси, кулачки 3, центрирующие контролируемую заготовку 4 на планшайбе 2, электропривод планшайбы 2 (на чертежах не показан), размещен внутри основания 1. П-образный манипулятор 5 (на фиг. 1 и фиг. 2) выполнен с продольными, сквозными, симметричными друг другу пазами 6 и линейными шкалами 7 (фиг. 3) вдоль них на его противоположных плечах. Ультразвуковой преобразователь 8 с локальной ванной (на чертежах не показана), закреплен в центре П-образного манипулятора 5 с помощью акустического блока 9, прижимающего его к внешней сферической поверхности контролируемой заготовки 4. Подшипники 10 и редуктор 11 с электродвигателем 12, размещены диаметрально противоположно относительно планшайбы 2, оси 13 подшипников 10 и редуктора 11 соосные друг другу, закреплены в противоположных продольных пазах 6 П-образного манипулятора 5. Стационарный блок управления 14 электроприводом (на чертежах не показан) и ручным пультом управления 15 механизмом сканирования ультразвукового преобразователя 8 по внешней поверхности заготовки 4, дефектоскопическую аппаратуру 16 с программами автоматического управления механизмом сканирования, рукоятку 17 ручного перемещения центрирующих кулачков 3. Для подпитки локальной ванны ультразвукового преобразователя 8 установка включает в себя систему подпитки, состоящую, например, из стойки 18, бачка 19 с иммерсионной жидкостью, вентиля 20 и подводящего шланга 21.
Установка работает следующим образом. С помощью рукоятки 17 центрирующие кулачки 3, перемещающиеся, например, по ходовым винтам, расположенными по радиусам планшайбы 2, под углом 120° друг к другу, раздвигают и устанавливают в крайнее положение. С помощью цехового грузоподъемного оборудования, например мостового крана, на планшайбу 2 устанавливают контролируемую заготовку 4. С помощью рукоятки 17 кулачки 3 сводят между собой к центру планшайбы 2 и центрируют установленную на ней заготовку 4. Подключают последовательно электропитание установки и дефектоскопической аппаратуры 16. Вынимают из акустического блока 9 ультразвуковой преобразователь 8 и на образцах типа КСО-2 по ГОСТ 21397-81 настраивают чувствительность дефектоскопической аппаратуры 16. Преобразователь 8 возвращают обратно в акустический блок 9. Устанавливают необходимую высоту П-образного манипулятора 5 с помощью продольных пазов 6 и линейных шкал 7. Ручным пультом управления 15 устанавливают манипулятор 5 таким образом, чтобы ультразвуковой преобразователь 8 находился в центре сферической поверхности заготовки 4. Затем с помощью того же пульта 16 вращением планшайбы 2, контролируемую заготовку 4 разворачивают так, чтобы риска на ее поверхности, обозначающая начало отсчета угловых координат, совпала с риской на одном из плеч П-образного манипулятора 5.
В дефектоскопической аппаратуре 16 устанавливают число оборотов в минуту планшайбы 2, шаг сканирования преобразователя 8 за один оборот планшайбы и включают режим контроля, а на пульте управления 15 включают автоматический режим. Открывают вентиль 20 бачка 19 и подают иммерсионную жидкость в локальную ванну преобразователя 8. Планшайба 2 с заготовкой 4 начинает вращаться вокруг собственной оси, а преобразователь 8, под действием П-образного манипулятора 5, за каждый оборот планшайбы 2 смещается на один шаг по поверхности заготовки 4 от центра сферической поверхности, по дугообразной траектории, к краю заготовки 4, либо наоборот. Дефектоскопическая аппаратура 16 считывает угловые координаты вращения планшайбы 2 и смещения преобразователя 8, при обнаружении дефекта измеряет глубину его залегания и его эквивалентную величину в соответствии с настройкой чувствительности, регистрирует эти величины и координаты ультразвукового преобразователя 8 в момент обнаружения дефекта. При подходе преобразователя 8 к кулачкам 3 автоматический режим работы установки отключают. Дефектоскопическая аппаратура 16 по специальной программе формирует, по результатам ультразвукового контроля, протокол и дефектограмму, распечатывает их на принтере.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является проведение автоматизированного ультразвукового контроля заготовок со стороны внешней сферической поверхности, центрирование контролируемых заготовок кулачками планшайбы, установка шага сканирования путем ввода его величины в программу автоматизированного контроля, исключение контактного токосъемника для передачи сигналов с ультразвукового преобразователя на вход дефектоскопической аппаратуры, упрощение конструкции установки, повышение достоверности контроля, документирование результатов контроля выводом протокола и дефектограммы.
Источники информации.
1. Авт. свид. СССР №155989, кл G01N «Устройство для автоматического контроля изделий сложной формы, например, турбинных лопаток ультразвуковым иммерсионным методом», заявлено 16.03.1962 года.
2. Авт. свид. СССР №559169, кл. G01N «Устройство для контроля поверхностей сложной формы», заявлено 13.05.1975 года.