Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к акустическим неразрзгшающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединений, например листов.

Цель изобретения - повышение производительности контроля и расширение области применения за счет автоматической настройки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний и возмоядности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматическом контроле.

На фиг. 1 представлен ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода по оси враш;ения поворотного элемента, разрез; на фиг, 2 - резрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 - схема прозвучивания сварного соединения преобразователем с переменньм углом ввода.

Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода содержит по лый корпус 1, установленньй в нем с возможностью вращения цилиндрический поворотный злемент 2 и закрепленную на поворотном элементе пьезопласти-- ну 3, акустическая ось которой перпендикулярна оси вращения поворотно го элемента 2. Также преобразователь содержит электромагнит 4 и постоянный магнит 5, жестко связанньй с поворотным элементом 2 и установленный симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита 4.

Кроме того, преобразователь содержит расположенный с тыльной стороны пьезопластины 3 демпфер 6, расположенную с противоположной стороны пьезопластины 3 систему 7 и покрывающий изнутри корпус 1 поглотитель 8. Жидкость 9 заполняет полость корпуса 1, Постоянный магнит 5 может быть выполнен, например, цилиндрическим с намагниченностью вдоль одного из диаметров и жестко крепиться к торцу поворотного злемента 2, размещаясь в то же время в кольцевом зазоре электромагнита 4 . Позицией Ю (фиг.4 обозначено контролируемое изделие.

Преобразователь с переменным угло ввода работает следующим образом.

При обесточенном электромагните 4 постоянный магнит 5 устанавливается так, что его ось намагничивания совпадает с осью симметрии магнитопро-

12459942

вода электромагнита 4 (фиг. 2). Так

как постоянньш магнит 5 может занять положение диаметрально противоположное рабочему, в конструкции преобразователя предусмотрен ограничитель (не показан), обеспечивающий установку магнита 5 и поворотного элемента 2 с пьезопластиной 3 в рабочее положение., Первоначальньй угол ввода колебаний устанавливается на электромагнит 4 постоянного тока заданной полярности и величины. Угол поворота магнита 5 прямо пропорционален величине тока.

Затем устанавливают преобразователь на контролируемое изделие 10, изучают и принимают при помощи пьезопластины 3, задемпфированной демпфером 6, колебания и одновременно подают на электромагнит 4 циклическое напряжение. Угол ввода, частота и размах колебаний угла ввода относительно первоначально установ- ленног о угла определяются параметрами подаваемого циклического напряжения и могут в ходе контроля плавно изменяться.

Цилиндрическая форма поворотного элемента выполненного, например, из оргстекла, обеспечивает уравнове- щенность системы и минимальное сопротивление жидкости 9 при повороте, что увеличивает быстродействие преобразователя. Поглотитель 8 предотвращает возникновение реверберацион- ных шумов внутри корпуса 1. Использование системы 7 линз, вписанных в цилиндр, образуемый поворотным элементом 2, позволяет повысить достоверность контроля, не нарушая при этом цилиндрической формы поворотного элемента 2.

Высота А установки поворотного элемента 2 выбирается в зависимости от необходимого диапазона углов ввода ультразвуковых колебаний в изделие 10. Так, например, высоту Н установки поворотного элемента 2, исходя из условия прозвучивания верхней части сварного шва изделия 10 однократно отраженным лучом, углом ввода, равным .ЗО, при пересечении с осью шва у наружной поверхности и прозвучивания нижней части сварного шва изделия 10 прямым лучом с углом ввода, равным 70 , при пересечении с осью на глубине 0,75-0,83 от тол- щиныd изделия, выбирают из выражения

Н tg arcsin(-sin 70 )-tg arcsin( 50°)

где k 0,05-0,30;

Cg- скорость распространения

продольных колебаний в жидкости 9;

С, - скорость распространения пперечных колебаний в материале контролируемого изделия 10.

При контроле сварных соединений изделий 10 из стали и алюминия и при использовании в качестве жидкости 9 воды выражение для выбора Н принимает вид

Н 10 -d-k

Так, преобразователь с мм обеспечивает контроль изделия 10 с толщиной d 8-40 мм только за счет качания угла ввода без перемещения преобразователя по поверхности изделия 10.

Таким образом, УЗ преобразова;тел с переменным углом ввода обеспечивает повышение производительности контроля за счет возможности произведения автоматической установки первоначального угла ввода благодаря взаимодействию магнитных полей постоянного магнита и электромагниU- S

та и расширяет область применения за счет возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматизированном контроле благодаря изменению в широких пределах параметров контроля: угла ввода, пределов изменения (качания) угла ввода и скорости (частоты) изменения угла ввода.

15 ф

ормула изобретения

Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода, содержащий польй корпус, заполненный жидкостью, установленный в нем с возможностью вращения поворотный элемент, пьезо- пластину, закрепленн то на поворотном элементе, и электромагнит, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля и расширения области применения, он снабжен постоянным магнитом, жестко связанным с поворотным элементом и установленным симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита, поворотный элемент выполнен цилиндрическим, а акустическая ось пьезо- пластины перпендикулярна оси вращения поворотного элемента.

Фиг.г

Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединений. Целью изобретения являются повышение производительности контроля путем автоматической установки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний благодаря взаимодействию магнитных полей постоянного магнита и электромагнита и расширение области применения за счет возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматизированном контроле. Первоначальный угол ввода устанавливается подачей на электромагнит постоянного тока заданной полярности и величины, в результате чего постоянньй магнит, жестко связанный с поворотным элементом и установленный симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита, поворачивается так, что перпендикулярная оси вращения поворотного элемента акустическая ось пьезопластины занимает определенное положение. Затем в ходе контроля на электромагнит подают циклическое напряжение, в результате чего цилиндрический поворотный элемент с закрепленной на нем пьезопластиной совершает поворотные колебания, что обеспечивает качание угла ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие. 4 ил. Л i С71 СО со

7

ФтгЗ

Редактор Н. Яцола

Составитель В. Гондаревский Техред О.Сопко

Заказ 3993/37Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фuг.

Корректор М.Пожо