薄片工件环形焊缝的超声波检测系统技术方案

本实用新型专利技术为薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，探头安装架的摆臂中部的回转销插在限位臂的纵向导向槽内，沿导向槽滑动调节摆臂前端位置，蝶形螺母紧固之。装于摆臂前端的导杆下端固接套装探头夹持器的转臂。探头夹持器包括插装探头的夹持套筒和套于转臂的滑动套筒，滑动套筒在转臂上的平移和转动调节探头位置和入射角。旋转工作台的旋转轴上端处于水箱内、固定带有定位凸沿的安装盘并配有定位环。超声波探伤卡具有4个超声工作通道、单通道采样频率100MHz。探头为高频窄脉冲水浸点聚焦探头。本实用新型专利技术工件装夹牢固、同心度高、装卸方便，探头定位精度高且稳定。可检测厚3mm薄片工件上宽2mm的窄焊缝，识别当量尺寸0.5mm以上的微小缺陷。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及超声波检测技术，具体为一种薄片工件环形焊缝的超声波检测系统。
技术介绍
超声波探伤是属于无损检测中主要的一种。从超声波反射波的位置和波形即可得到金属内部缺陷的深度和缺陷的性质。目前，超声波无损探伤广泛地应用于锻件、铸件和焊接件的质量检测。使用超声波检测时要让超声波探头的超声波束扫描整个工件或整条焊缝。故对于环形焊缝的工件需要专门的装夹工件的旋转工作台，在检测工作开始前，调整探头与被测工件的相对位置，使超声波束聚焦在焊缝上。还需调整探头角度和增益，使第一界面超声波回波幅值达到要求。检测时超声波探伤卡发出的脉冲信号加到超声探头上，探头发射出的超声波通过液体介质(水)入射到被检工件上并在工件被测部位内部传播，经过底部界面或其内缺陷的反射，产生回波。与此同时，同步控制电路控制工作台带动被测工件匀速旋转，使工件被测部位平稳匀速在超声波探头下通过，探头接收超声回波并传回超声波探伤卡，在计算机中分析缺陷类型。目前的超声检测系统多为检测棒材、钢管、齿轮、铁路钢轨及火车轮毂等大型、中厚型零件，检测的零件的厚度一般在8mm以上，对于工件的检测精度要求不高，只要检测出大于当量尺寸2_的缺陷即可。又由于目前在超声检测中界面波与底波较易区分，缺陷波也容易识别，频率为2.5—5MHz的普通探头均可完成检测。对于汽车离合器从动盘等薄片工件多用高能束焊接,如电子束焊接或激光焊接，因工件薄(厚度仅为3mm)、焊缝窄(宽度仅2mm)、且要求检测出大于当量尺寸0.5mm的微小缺陷，普通夹具定位精度不够，且超声波检测时易出现上下界面反射波混叠，界面回波与缺陷回波难以识别等现象。影响超声波对薄片工件高能束焊缝的准确检测。因此需要研制一种适合于高能束焊接的薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，其探头和环形焊缝的定位精确，超声波入射角度准确稳定，待测薄片工件的装卸方便安装稳定，旋转同心度高，以完成汽车离合器从动盘等薄片工件环形焊缝的在线超声波检测。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，包括计算机、超声波探伤卡、超声波探头，还有探头安装架、旋转工作台和水箱。探头安装架上探头夹持器可实现在X轴与Y轴方向上的平移和360度旋转，方便调节探头位置和角度；旋转工作台实现对工件的夹持、定心及旋转运动。从而能保证对薄片环形焊缝稳定可靠的超声波检测。本技术设计的薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，包括计算机、超声波探伤卡、超声波探头，还有探头安装架、旋转工作台和水箱；计算机连接超声波探伤卡和同步控制电路，超声波探伤卡连接探头，向探头发送超声波脉冲并接收探头得到的回波信号，同步控制电路则连接控制旋转工作台的电机电路，探头安装于探头安装架上的探头夹持器上。旋转工作台安装于水箱内。本技术的探头安装架包括摆臂、限位臂、导杆、转臂和探头夹持器。摆臂和限位臂的一端分别铰接于水箱一侧，摆臂和限位臂的前端伸向水箱顶面内，限位臂上有沿臂纵向的导向槽，摆臂中部固定有回转销，摆臂的回转销插在限位臂的导向槽内，回转销沿导向槽滑动，即可调节摆臂前端在水箱顶面的位置，回转销上端有蝶形螺母，紧固蝶形螺母固定摆臂和限位臂的相对位置，使摆臂前端定位。导杆上端插在摆臂前端的导杆孔内，导杆下端固接I或2根转臂，每根转臂上套装I或2个探头夹持器。所述探头夹持器包括夹持套筒和滑动套筒，两个套筒的横截面相互垂直，夹持套筒的筒壁上有固定探头的探头紧固螺钉，探头插入夹持套筒后探头紧固螺钉旋入顶紧探头固定之。滑动套筒与转臂配合，滑动套筒沿转臂滑动可调节探头夹持器与中心的距离，适应不同直径的环形焊缝，滑动套筒围绕转臂转动，可调节夹持套筒中心线与铅垂线的角度，从而调节探头发出的超声波束在待测工件焊缝表面的入射角。滑动套筒的筒壁上有固定滑动套筒与转臂的相对位置的夹持器紧固螺钉，滑动套筒位置调节后、夹持器紧固螺钉旋入顶紧转臂、固定滑动套筒于转臂。在夹持套筒外壁还固定有罩扣在探头下方的保护架，保护架为网制，以避免工件装卸时碰撞探头。本技术的旋转工作台包括旋转轴、安装盘和电机，旋转轴下端可转动地穿过水箱底与电机相连接，旋转轴与水箱底之间密封，电机安装于水箱底下方。旋转轴上端处于水箱内、固定安装盘。安装盘上有与旋转轴同心的突起的定位凸沿，定位凸沿为环形凸起，内径大于安装盘的中心孔孔径。为了便于不同尺寸的待测工件定位，安装盘的定位凸沿外径等于或小于待测工件的内径，并配有多个不同尺寸的定位环，定位环的内径与安装盘的定位凸沿外径相等，每个定位环外径与某种待测工件内径相等，根据待测工件选择安装对应的定位环，定位环装于安装盘上、套在定位凸沿外，待测工件套装在定位环，其中心与工作台旋转轴保持同轴。为了进一步稳定待测工件并使之与安装盘一起转动，安装盘还配有2 6个压杆，每个压杆包括相互垂直的竖杆和横杆，其竖杆与旋转轴平行、穿过位于定位盘的定位环内的安装盘的定位凸沿内的压杆孔，弹簧套在安装盘下方的竖杆上、位于竖杆底端的螺母和安装盘之间。压杆上部的横杆在安装盘上方，横杆前端有向下的凸起，弹簧的张力使压杆向下移动、横杆前端的凸起压在待测工件上。调节竖杆底端的螺母可调节弹簧张力。压杆将待测工件压于安装盘上。本系统为了提高超声波检测的分辨率、灵敏度和信噪比，所用超声波探伤卡为具有4个超声工作通道、单通道采样频率IOOMHz的超声波探伤卡。为了适合识别微小缺陷、提高分辨率和信噪比并适应自动检测，所用探头为高频窄脉冲水浸点聚焦探头，其频率为IOMHz 15MHz、晶片直径5 10mm，焦距20 35mm，其具有回波形状单峰性，脉冲宽度为70ns 150ns和相对带宽大于50%的频率特性。与现有技术相比，本技术薄片工件环形焊缝的超声波检测系统的优点为:1、其旋转工作台的安装盘上有定位盘和压杆，待测薄片工件装夹牢固、与旋转轴同心度高，稳定性好、振动小，且装夹、拆卸方便，适用于电子束或激光束等高能束焊接的薄片工件环形焊缝的在线超声波检测；2、探头安装架的摆臂和限位臂实现回转定位，摆臂调节定位角度精度可达0.1度，蝶形螺母固定锁死摆臂和限位臂，以保证检测中探头定位的稳定；3、旋转工作台的安装盘和工件处于水箱中，采用液浸法进行超声检测，探头在耦合剂水中不与工件直接接触，超声波的发射与接收比较稳定，探头不易磨损，寿命长，易于实现自动化在线检测；4、采用高频宽带窄脉冲水浸聚焦探头，可检测厚度仅为3_的薄片工件上宽度仅2_的窄焊缝，分辨率和信噪比高，可识别当量尺寸0.5mm的微小缺陷；5、计算机控制超声波探伤卡和旋转工作台的电机运行，以满足采集同步的要求，响应快、精度高；6、计算机的超声波检测缺陷可视化软件可分别将不同闸门检测到的焊缝缺陷的位置信息实时显示在电脑屏幕上，再使用超声检测缺陷智能分析软件根据缺陷回波数据确定缺陷的性质，且检测结果可在显示屏实时显示或在其它输出设施上输出，完成在线检测；7、系统整体结构紧凑、体积小，电机、减速器及其他传动装置均置于水箱下部，外观整体性强。附图说明图1为本薄片工件环形焊缝的超声波检测系统实施例的安装了旋转工作台和探头安装架的水箱俯视图；图2为本薄片工件环形焊缝的超声波检测系统实施例的安装了旋转工作台和探头安装架的水箱侧视图；图3为图1中探头安装架的俯视本文档来自技高网...

【技术保护点】
薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，包括计算机、超声波探伤卡、超声波探头，还有探头安装架、旋转工作台和水箱；计算机连接超声波探伤卡和同步控制电路，超声波探伤卡连接探头，向探头发送超声波脉冲并接收探头得到的回波信号，同步控制电路则连接控制旋转工作台的电机电路，探头安装于探头安装架上的探头夹持器上；旋转工作台安装于水箱内；其特征在于：?所述探头安装架（2）包括摆臂（21）、限位臂（23）、导杆（27）、转臂（24）和探头夹持器（26）；摆臂（21）和限位臂（23）的一端分别铰接于水箱（1）一侧，摆臂（21）和限位臂（23）的前端伸向水箱（1）顶面内，限位臂（23）上有沿臂纵向的导向槽，摆臂（21）中部固定有回转销，摆臂（21）的回转销插在限位臂（23）的导向槽内，回转销沿导向槽滑动，调节摆臂(21）前端在水箱顶面的位置，回转销上端有蝶形螺母（22），紧固蝶形螺母（22）固定摆臂（21）和限位臂（23）的相对位置；导杆（27）上端插在摆臂（21）前端的导杆孔内，导杆（27）下端固接1或2根转臂（24），每根转臂（24）上套装1或2个探头夹持器（26）。

【技术特征摘要】
1.片工件环形焊缝的超声波检测系统，包括计算机、超声波探伤卡、超声波探头，还有探头安装架、旋转工作台和水箱；计算机连接超声波探伤卡和同步控制电路，超声波探伤卡连接探头，向探头发送超声波脉冲并接收探头得到的回波信号，同步控制电路则连接控制旋转工作台的电机电路，探头安装于探头安装架上的探头夹持器上；旋转工作台安装于水箱内；其特征在于: 所述探头安装架(2)包括摆臂(21)、限位臂(23)、导杆(27)、转臂(24)和探头夹持器(26);摆臂(21)和限位臂(23)的一端分别铰接于水箱(I) 一侧，摆臂(21)和限位臂(23)的前端伸向水箱(I)顶面内，限位臂(23)上有沿臂纵向的导向槽，摆臂(21)中部固定有回转销，摆臂(21)的回转销插在限位臂(23)的导向槽内，回转销沿导向槽滑动，调节摆臂(21)前端在水箱顶面的位置，回转销上端有蝶形螺母(22)，紧固蝶形螺母(22)固定摆臂(21)和限位臂(23)的相对位置；导杆(27)上端插在摆臂(21)前端的导杆孔内，导杆(27)下端固接I或2根转臂(24)，每根转臂(24)上套装I或2个探头夹持器(26)。2.根据权利要求1所述的薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，其特征在于: 所述探头夹持器(26)包括夹持套筒(264)和滑动套筒(262)，两个套筒的横截面相互垂直，夹持套筒(264)的筒壁上有用以固定插在夹持套筒(264)内的探头的探头紧固螺钉(263 );滑动套筒(262 )与转臂(24)配合，滑动套筒(262 )沿转臂(24)滑动或围绕转臂(24)转动，滑动套筒(262)的筒壁上有用于固定滑动套筒(262)与转臂(24)的相对位置的夹持器紧固螺钉(261)。3.根据权利要求1所述的薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，其特征在于: 所述夹持套筒(264)外壁还固定有罩扣在探头下方的保护架(25)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的薄片工件环形焊缝的超声波检测系统，其特征在于: 所述旋转工作台(3)包括旋转轴(32)、安装盘(31)和电机，旋转轴(32)下端可转动地穿过水...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛兴，钟庆华，李宝强，朱云涛，
申请(专利权)人：桂林电器科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：