АКУСТИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА К УСТРОЙСТВУ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ С ОГРАНИЧЕННЫМ ДОСТУПОМ В ЗОНУ ИЗМЕРЕНИЙ

Полезная модель относится к области средств ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использована при измерении толщины покрытий и/или стенок изделий сложной формы с ограниченным доступом в зону измерений, например, деталей и сборочных единиц жидкостных ракетных двигателей.
Известен локально-иммерсионный струйный ультразвуковой преобразователь, содержащий раму, на которой напротив друг друга смонтированы подпружиненные относительно рамы локально-иммерсионные ванны с патрубками для подачи иммерсионной жидкости и резиновыми наконечниками на торце каждой из них. На раме соосно с локально-иммерсионными ваннами закреплены пьезопреобразователи. При проведении измерений контролируемое изделие устанавливают между ваннами. Под постоянным напором через патрубки в ванны подается иммерсионная жидкость и поэтому локально-иммерсионные ванны за счет давления жидкости отодвигаются от изделия. Пружина старается прижать локально-иммерсионные ванны к изделию. Возникает равновесие сил и наконечник каждой локально-иммерсионной ванны, не соприкасаясь с поверхностью изделия, отслеживает его положение. В процессе измерения скорость истекания иммерсионной жидкости из локально-иммерсионных ванн постоянна, поэтому сохраняется постоянное расстояние между контролируемым изделием и наконечниками ванн, что является условием оптимального акустического контакта и высокого качества неразрушающего ультразвукового контроля.
(см. авторское свидетельство СССР №1385059, кл. G01N 29/04. 1988 г.).
В результате анализа конструкции локально-иммерсионного струйного ультразвукового преобразователя необходимо отметить, что он позволяет проводить контроль только изделий плоской формы, что и определяет невысокие его функциональные возможности.
Известен датчик для ультразвукового контроля изделий сложной формы, содержащий объединенные в единую конструкцию пьезопреобразователь и локальную иммерсионную ванну, на нижнем торце которой закреплен эластичный протектор, выполненный в виде резинового колпачка со сферической контактной поверхностью, радиус которой меньше радиуса кривизны поверхности контролируемого участка изделия, причем резина колпачка имеет волновое сопротивление, близкое к волновому сопротивлению глицерина, используемого в качестве иммерсионной жидкости.
(см. патент РФ №2405139 кл. G01N 29/04, 2010 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения датчика для ультразвукового контроля изделий сложной формы необходимо отметить, что конструкция локальной иммерсионной ванны имеет эластичный протектор, который выполнен в виде резинового колпачка со сферической контактной поверхностью, которая не позволяют проводить контроль на изделиях с ограниченным доступом, например, в месте расположения двух близко расположенных фланцев (ребер жесткости), или глубоких, глубиной свыше 4 мм., пазов.
Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства измерения толщины изделий сложной формы с ограниченным доступом в зону измерений и повышения точности измерений за счет использования акустической головки, конструкция которой обеспечивает доступ в зону измерений изделий сложной формы, а также точную настройку головки относительно контролируемых поверхностей.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в акустической головке к преобразователю для ультразвукового контроля изделий сложной формы с ограниченным доступом в зону измерений, содержащей пьезопреобразоваель, локальную ванну для иммерсионной жидкости с протектором, новым является то, что акустическая головка оснащена держателем, пьезопреобразователь имеет возможность закрепления в держателе, который соединен с локальной ванной с возможностью настроечного перемещения относительно нее для проведения настройки пьезопреобразователя, а протектор профилирован на нижнем торце локальной ванны.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена акустическая головка в аксонометрической проекции с местным разрезом.
Акустическая головка к устройству для ультразвукового контроля изделий сложной формы с ограниченным доступом в зону измерений содержит локальную ванну 1 для иммерсионной жидкости, оснащенную патрубком 2 для подвода иммерсионной жидкости. На нижем торце ванны образован протектор 3, который профилирован таким образом, чтобы обеспечить подвод акустической головки с преобразователем к измеряемой поверхности (например, к труднодоступному пазу). Профилированный торец ванны оснащен отверстием 4, предназначенным для истечения иммерсионной жидкости из ванны 1, что обеспечивает акустический контакт головки и объекта контроля.
Акустическая головка оснащена держателем 5, с зажимными элементами 6, предназначенными для закрепления пьезопреобразователя 7. На держателе выполнена цилиндрическая отбортовка 8, на наружной или внутренней поверхности, которой имеется резьба для навинчивания на нее резьбовой поверхностью ванны 1 для иммерсионной жидкости. Держатель может быть выполнен различным известным образом, например, в виде трехкулачкового патрона, цангового патрона, клинового зажима и пр.
Акустическая головка работает следующим образом.
Локальная ванна 1 выбирается исходя из геометрии контролируемой труднодоступной поверхности. Геометрия протектора 3 локальной иммерсионной ванны 1 должна быть аналогичной геометрии труднодоступной поверхности. Наиболее целесообразно, чтобы в комплект акустической головки входил набор ванн 1 с профилированными торцами 3 различной формы. Это позволяет обеспечить контроль изделий широкой гаммы форм и размеров. Локальная ванна 1 навинчивается на держатель 5, пьезопреобразователь 7 крепится в держателе 5. Акустическая головка собрана.
Акустическая головка устанавливается на контрольный образец, например, в его паз. В полость локальной ванны 1 через патрубок 2 подается иммерсионная жидкость, которая истекает из отверстия 4. Производят юстировку фокусного расстояния пьезопреобразователя 7, которая включает две настройки: грубую и точную. Грубая настройка проводится перемещением пьезопреобразователя 7 вдоль вертикальной оси на необходимую высоту до появления максимального сигнала от донной поверхности контрольного образца на экране дефектоскопа. После получения максимального сигнала преобразователь 7 фиксируется в выставленном положении зажимными элементами 6. Затем проводится точная настройка фокусного расстояния, которая осуществляется плавным вращением держателя 5 вместе с закрепленным в нем преобразователем 7 при зафиксированной ванне 1. Держатель 5 при этом будет перемещаться вдоль вертикальной оси по принципу механизма «винт-гайка».
После настройки фокусного расстояния акустическую головку перемещают по поверхности изделия и производят контроль, например, толщины стенки изделия, который осуществляется стандартным образом.
Возможность настройки акустической головки способствует повышению точности измерений.