СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ, ИМЕЮЩИХ СЛОЖНУЮ ФОРМУ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий, в основном имеющих вид тел вращения сложной формы, ультразвуковым (УЗ) методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в материалах, в том числе валах, осях машин и механизмов.

Известен способ УЗ контроля тел вращения, заключающийся в том, что излучают в проверяемое изделие с поверхности торца луч продольных УЗ колебаний, принимают в той же точке отраженные продольные УЗ колебания и по их амплитуде определяют качество изделия (Руководство по испытанию на растяжение и дефектоскопированию вагонных деталей, ЦВТ-6, МПС СССР, М. "Транспорт", 1982, 64 с.)
Недостатком известного способа является сложность расшифровки осциллограммы, наблюдаемой на экране дефектоскопа из-за наличия большого количества мешающих сигналов, возникающих из-за частичной трансформации продольных УЗ волн и отражений их от кромок галтелей и напрессованных на изделие деталей.

Наиболее близким по технической сущности является способ УЗ контроля тел вращения, заключающийся в том, что излучают в проверяемое изделие луч поперечных УЗ колебаний с вводом его с конической поверхности центрового отверстия тела вращения, принимают в той же точке отраженные дефектом поперечные УЗ, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют качество изделия (Справочник. Й.Крауткремер, Е.Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов. М. "Металлургия", 1991, с. 439.)
Недостатком этого способа является недостаточно широкая область применения вследствие невозможности сплошного контроля изделия из-за ограниченности контролируемой зоны, так как луч УЗ колебаний не охватывает всего объема проверяемого изделия.

Техническим результатом использования изобретения является повышение информативности за счет расширения зоны контроля, обеспечение возможности сплошного контроля по всему объему, а также повышение точности контроля за счет снижения помех, создаваемых трансформацией продольных УЗ волн в поперечные.

Результат достигается тем, что в способе УЗ контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения, например, железнодорожной оси, как с наличием напрессованных деталей так и без них, имеющих сложную форму тел вращения, заключающемся в том, что с помощью преобразователя вводят импульсы ультразвуковых колебаний через коническую поверхность центрового отверстия изделия, вращая при этом изделие или преобразователь, при условии подачи контактной жидкости, принимают в процессе вращения отраженные дефектом эхо-импульсы ультразвуковых колебаний, по параметрам которых определяют наличие дефектов, в районе образующей поверхности конуса устанавливают несколько излучателей преобразователя с отличными и лежащими в диапазоне от 37^o до 70^o углами ввода ультразвукового излучения в изделие относительно образующей в конической поверхности центрового отверстия, осуществляют поочередное введение импульсов ультразвуковых колебаний от соответствующих излучателей в ряд соседних взаимноперекрывающихся зон изделия, при этом угол ввода определяется по формуле:

где q угол конуса центрового отверстия изделия,
D диаметр изделия,
h кратчайшее расстояние между осью изделия в области центрового отверстия и точкой ввода ультразвука,
L проекция вектора излучения на ось.

На фиг. 1, 2 дана акустическая схема УЗ контроля тела вращения (оси железнодорожной колесной пары) с помощью поперечных УЗ волн.

На схеме, поясняющей реализацию способа, указаны: преобразователь 1 поперечных волн; ось 2 УЗ луча, используемого при контроле зоны шейки тела вращения (оси коленной пары); ось 3 УЗ луча, используемого при контроле зоны под ступицей ближнего колеса (тела вращения); ось 4 УЗ луча, используемого при контроле зоны средней части и под ступицей дальнего колеса (тела вращения); α угол ввода ультразвука; q угол конуса центрового отверстия тела вращения; h расстояние между центром оси тела вращения и точкой ввода ультразвука; L проекция луча ультразвука на ось тела вращения; D диаметр тела вращения.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью преобразователя 1 через коническую поверхность центрового отверстия импульсы УЗ колебаний вводят поочередно несколькими излучателями блока под различными углами ввода УЗ в изделие в диапазоне от 37^o до 70^o относительно образующей поверхности конуса, направляя их в различные соседние взаимноперекрывающиеся зоны изделия, при этом угол ввода находится в зависимости от конфигурации проверяемого изделия и от удаленности зон контроля и определяется по формуле:

Принимают в процессе вращения либо изделия, либо преобразователя отраженные дефектом эхо-импульсы УЗ колебаний, измеряют их параметры и по ним определяют качество проверяемого изделия в упомянутой зоне. Затем операцию контроля повторяют (при необходимости повторяют), применив излучатель с другим углом ввода УЗ луча так, чтобы максимум его энергии был направлен в зону, неохваченную при первой операции. Каждую последующую зону проверяемого изделия контролируют, направляя в нее ось луча УЗ поперечных колебаний, и таким образом контролируют изделие по всему объему.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле изделий. Техническим результатом использования изобретения является повышение информативности за счет расширения зоны контроля и обеспечения сплошного контроля по всему объему, а также повышение точности за счет снижения помех, создаваемых трансформацией продольных УЗ волн в поперечные. Результат достигается тем, что с помощью преобразователя через коническую поверхность центрового отверстия импульсы УЗ колебаний вводят поочередно несколькими излучателями под различными углами от 37^o до 70^o в изделие относительно образующей поверхности конуса, направляя их в различные соседние взаимноперекрывающиеся зоны изделия, при этом угол ввода находится в зависимости от конфигурации изделия и от удаленности зоны контроля и определяется по формуле:
α = π/2-arctg[D/2-h/L-q/2] ,
где q - угол конуса центрового отверстия изделия; D - диаметр изделия; h - кратчайшее расстояние между осью изделия в области центрового отверстия и точкой ввода ультразвука; L - проекция вектора излучения на ось. 2 ил.

Способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения, заключающийся в том, что с помощью преобразователя вводят импульсы ультразвуковых колебаний через коническую поверхность центрового отверстия изделия, вращая при этом изделие или преобразователь, при условии подачи контактной жидкости, принимают в процессе вращения отраженные дефектом эхо-импульсы ультразвуковых колебаний, по параметрам которых определяют наличие дефектов, отличающийся тем, что в районе образующей поверхности конуса устанавливают несколько излучателей преобразователя с отличными и лежащими в диапазоне 37 70^o углами ввода ультразвукового излучения в изделие относительно образующей конической поверхности центрового отверстия, осуществляют поочередное введение импульсов ультразвуковых колебаний от соответствующих излучателей в ряд соседних взаимно перекрывающихся зон изделия, при этом угол ввода определяется по формуле

где g угол конуса центрового отверстия изделия;
D диаметр изделия;
h кратчайшее расстояние между осью изделия в области центрового отверстия и точкой ввода ультразвука;
L проекция вектора излучения на ось.