薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)為薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，探頭安裝架的擺臂中部的回轉(zhuǎn)銷插在限位臂的縱向?qū)虿蹆?nèi)，沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)調(diào)節(jié)擺臂前端位置，蝶形螺母緊固之。裝于擺臂前端的導(dǎo)桿下端固接套裝探頭夾持器的轉(zhuǎn)臂。探頭夾持器包括插裝探頭的夾持套筒和套于轉(zhuǎn)臂的滑動(dòng)套筒，滑動(dòng)套筒在轉(zhuǎn)臂上的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)探頭位置和入射角。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸上端處于水箱內(nèi)、固定帶有定位凸沿的安裝盤并配有定位環(huán)。超聲波探傷卡具有4個(gè)超聲工作通道、單通道采樣頻率100MHz。探頭為高頻窄脈沖水浸點(diǎn)聚焦探頭。本實(shí)用新型專利技術(shù)工件裝夾牢固、同心度高、裝卸方便，探頭定位精度高且穩(wěn)定?？蓹z測厚3mm薄片工件上寬2mm的窄焊縫，識(shí)別當(dāng)量尺寸0.5mm以上的微小缺陷。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及超聲波檢測技術(shù)，具體為一種薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
超聲波探傷是屬于無損檢測中主要的一種。從超聲波反射波的位置和波形即可得到金屬內(nèi)部缺陷的深度和缺陷的性質(zhì)。目前，超聲波無損探傷廣泛地應(yīng)用于鍛件、鑄件和焊接件的質(zhì)量檢測。使用超聲波檢測時(shí)要讓超聲波探頭的超聲波束掃描整個(gè)工件或整條焊縫。故對(duì)于環(huán)形焊縫的工件需要專門的裝夾工件的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，在檢測工作開始前，調(diào)整探頭與被測工件的相對(duì)位置，使超聲波束聚焦在焊縫上。還需調(diào)整探頭角度和增益，使第一界面超聲波回波幅值達(dá)到要求。檢測時(shí)超聲波探傷卡發(fā)出的脈沖信號(hào)加到超聲探頭上，探頭發(fā)射出的超聲波通過液體介質(zhì)(水)入射到被檢工件上并在工件被測部位內(nèi)部傳播，經(jīng)過底部界面或其內(nèi)缺陷的反射，產(chǎn)生回波。與此同時(shí)，同步控制電路控制工作臺(tái)帶動(dòng)被測工件勻速旋轉(zhuǎn)，使工件被測部位平穩(wěn)勻速在超聲波探頭下通過，探頭接收超聲回波并傳回超聲波探傷卡，在計(jì)算機(jī)中分析缺陷類型。目前的超聲檢測系統(tǒng)多為檢測棒材、鋼管、齒輪、鐵路鋼軌及火車輪轂等大型、中厚型零件，檢測的零件的厚度一般在8mm以上，對(duì)于工件的檢測精度要求不高，只要檢測出大于當(dāng)量尺寸2_的缺陷即可。又由于目前在超聲檢測中界面波與底波較易區(qū)分，缺陷波也容易識(shí)別，頻率為2.5—5MHz的普通探頭均可完成檢測。對(duì)于汽車離合器從動(dòng)盤等薄片工件多用高能束焊接,如電子束焊接或激光焊接，因工件薄(厚度僅為3mm)、焊縫窄(寬度僅2mm)、且要求檢測出大于當(dāng)量尺寸0.5mm的微小缺陷，普通夾具定位精度不夠，且超聲波檢測時(shí)易出現(xiàn)上下界面反射波混疊，界面回波與缺陷回波難以識(shí)別等現(xiàn)象。影響超聲波對(duì)薄片工件高能束焊縫的準(zhǔn)確檢測。因此需要研制一種適合于高能束焊接的薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，其探頭和環(huán)形焊縫的定位精確，超聲波入射角度準(zhǔn)確穩(wěn)定，待測薄片工件的裝卸方便安裝穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)同心度高，以完成汽車離合器從動(dòng)盤等薄片工件環(huán)形焊縫的在線超聲波檢測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是設(shè)計(jì)一種薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、超聲波探傷卡、超聲波探頭，還有探頭安裝架、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和水箱。探頭安裝架上探頭夾持器可實(shí)現(xiàn)在X軸與Y軸方向上的平移和360度旋轉(zhuǎn)，方便調(diào)節(jié)探頭位置和角度；旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾持、定心及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從而能保證對(duì)薄片環(huán)形焊縫穩(wěn)定可靠的超聲波檢測。本技術(shù)設(shè)計(jì)的薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、超聲波探傷卡、超聲波探頭，還有探頭安裝架、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和水箱；計(jì)算機(jī)連接超聲波探傷卡和同步控制電路，超聲波探傷卡連接探頭，向探頭發(fā)送超聲波脈沖并接收探頭得到的回波信號(hào)，同步控制電路則連接控制旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的電機(jī)電路，探頭安裝于探頭安裝架上的探頭夾持器上。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝于水箱內(nèi)。本技術(shù)的探頭安裝架包括擺臂、限位臂、導(dǎo)桿、轉(zhuǎn)臂和探頭夾持器。擺臂和限位臂的一端分別鉸接于水箱一側(cè)，擺臂和限位臂的前端伸向水箱頂面內(nèi)，限位臂上有沿臂縱向的導(dǎo)向槽，擺臂中部固定有回轉(zhuǎn)銷，擺臂的回轉(zhuǎn)銷插在限位臂的導(dǎo)向槽內(nèi)，回轉(zhuǎn)銷沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)，即可調(diào)節(jié)擺臂前端在水箱頂面的位置，回轉(zhuǎn)銷上端有蝶形螺母，緊固蝶形螺母固定擺臂和限位臂的相對(duì)位置，使擺臂前端定位。導(dǎo)桿上端插在擺臂前端的導(dǎo)桿孔內(nèi)，導(dǎo)桿下端固接I或2根轉(zhuǎn)臂，每根轉(zhuǎn)臂上套裝I或2個(gè)探頭夾持器。所述探頭夾持器包括夾持套筒和滑動(dòng)套筒，兩個(gè)套筒的橫截面相互垂直，夾持套筒的筒壁上有固定探頭的探頭緊固螺釘，探頭插入夾持套筒后探頭緊固螺釘旋入頂緊探頭固定之。滑動(dòng)套筒與轉(zhuǎn)臂配合，滑動(dòng)套筒沿轉(zhuǎn)臂滑動(dòng)可調(diào)節(jié)探頭夾持器與中心的距離，適應(yīng)不同直徑的環(huán)形焊縫，滑動(dòng)套筒圍繞轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，可調(diào)節(jié)夾持套筒中心線與鉛垂線的角度，從而調(diào)節(jié)探頭發(fā)出的超聲波束在待測工件焊縫表面的入射角?；瑒?dòng)套筒的筒壁上有固定滑動(dòng)套筒與轉(zhuǎn)臂的相對(duì)位置的夾持器緊固螺釘，滑動(dòng)套筒位置調(diào)節(jié)后、夾持器緊固螺釘旋入頂緊轉(zhuǎn)臂、固定滑動(dòng)套筒于轉(zhuǎn)臂。在夾持套筒外壁還固定有罩扣在探頭下方的保護(hù)架，保護(hù)架為網(wǎng)制，以避免工件裝卸時(shí)碰撞探頭。本技術(shù)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)軸、安裝盤和電機(jī)，旋轉(zhuǎn)軸下端可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿過水箱底與電機(jī)相連接，旋轉(zhuǎn)軸與水箱底之間密封，電機(jī)安裝于水箱底下方。旋轉(zhuǎn)軸上端處于水箱內(nèi)、固定安裝盤。安裝盤上有與旋轉(zhuǎn)軸同心的突起的定位凸沿，定位凸沿為環(huán)形凸起，內(nèi)徑大于安裝盤的中心孔孔徑。為了便于不同尺寸的待測工件定位，安裝盤的定位凸沿外徑等于或小于待測工件的內(nèi)徑，并配有多個(gè)不同尺寸的定位環(huán)，定位環(huán)的內(nèi)徑與安裝盤的定位凸沿外徑相等，每個(gè)定位環(huán)外徑與某種待測工件內(nèi)徑相等，根據(jù)待測工件選擇安裝對(duì)應(yīng)的定位環(huán)，定位環(huán)裝于安裝盤上、套在定位凸沿外，待測工件套裝在定位環(huán)，其中心與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸保持同軸。為了進(jìn)一步穩(wěn)定待測工件并使之與安裝盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝盤還配有2 6個(gè)壓桿，每個(gè)壓桿包括相互垂直的豎桿和橫桿，其豎桿與旋轉(zhuǎn)軸平行、穿過位于定位盤的定位環(huán)內(nèi)的安裝盤的定位凸沿內(nèi)的壓桿孔，彈簧套在安裝盤下方的豎桿上、位于豎桿底端的螺母和安裝盤之間。壓桿上部的橫桿在安裝盤上方，橫桿前端有向下的凸起，彈簧的張力使壓桿向下移動(dòng)、橫桿前端的凸起壓在待測工件上。調(diào)節(jié)豎桿底端的螺母可調(diào)節(jié)彈簧張力。壓桿將待測工件壓于安裝盤上。本系統(tǒng)為了提高超聲波檢測的分辨率、靈敏度和信噪比，所用超聲波探傷卡為具有4個(gè)超聲工作通道、單通道采樣頻率IOOMHz的超聲波探傷卡。為了適合識(shí)別微小缺陷、提高分辨率和信噪比并適應(yīng)自動(dòng)檢測，所用探頭為高頻窄脈沖水浸點(diǎn)聚焦探頭，其頻率為IOMHz 15MHz、晶片直徑5 10mm，焦距20 35mm，其具有回波形狀單峰性，脈沖寬度為70ns 150ns和相對(duì)帶寬大于50%的頻率特性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為:1、其旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的安裝盤上有定位盤和壓桿，待測薄片工件裝夾牢固、與旋轉(zhuǎn)軸同心度高，穩(wěn)定性好、振動(dòng)小，且裝夾、拆卸方便，適用于電子束或激光束等高能束焊接的薄片工件環(huán)形焊縫的在線超聲波檢測；2、探頭安裝架的擺臂和限位臂實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)定位，擺臂調(diào)節(jié)定位角度精度可達(dá)0.1度，蝶形螺母固定鎖死擺臂和限位臂，以保證檢測中探頭定位的穩(wěn)定；3、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的安裝盤和工件處于水箱中，采用液浸法進(jìn)行超聲檢測，探頭在耦合劑水中不與工件直接接觸，超聲波的發(fā)射與接收比較穩(wěn)定，探頭不易磨損，壽命長，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線檢測；4、采用高頻寬帶窄脈沖水浸聚焦探頭，可檢測厚度僅為3_的薄片工件上寬度僅2_的窄焊縫，分辨率和信噪比高，可識(shí)別當(dāng)量尺寸0.5mm的微小缺陷；5、計(jì)算機(jī)控制超聲波探傷卡和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的電機(jī)運(yùn)行，以滿足采集同步的要求，響應(yīng)快、精度高；6、計(jì)算機(jī)的超聲波檢測缺陷可視化軟件可分別將不同閘門檢測到的焊縫缺陷的位置信息實(shí)時(shí)顯示在電腦屏幕上，再使用超聲檢測缺陷智能分析軟件根據(jù)缺陷回波數(shù)據(jù)確定缺陷的性質(zhì)，且檢測結(jié)果可在顯示屏實(shí)時(shí)顯示或在其它輸出設(shè)施上輸出，完成在線檢測；7、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，電機(jī)、減速器及其他傳動(dòng)裝置均置于水箱下部，外觀整體性強(qiáng)。附圖說明圖1為本薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)實(shí)施例的安裝了旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和探頭安裝架的水箱俯視圖；圖2為本薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)實(shí)施例的安裝了旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和探頭安裝架的水箱側(cè)視圖；圖3為圖1中探頭安裝架的俯視本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、超聲波探傷卡、超聲波探頭，還有探頭安裝架、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和水箱；計(jì)算機(jī)連接超聲波探傷卡和同步控制電路，超聲波探傷卡連接探頭，向探頭發(fā)送超聲波脈沖并接收探頭得到的回波信號(hào)，同步控制電路則連接控制旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的電機(jī)電路，探頭安裝于探頭安裝架上的探頭夾持器上；旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝于水箱內(nèi)；其特征在于：?所述探頭安裝架（2）包括擺臂（21）、限位臂（23）、導(dǎo)桿（27）、轉(zhuǎn)臂（24）和探頭夾持器（26）；擺臂（21）和限位臂（23）的一端分別鉸接于水箱（1）一側(cè)，擺臂（21）和限位臂（23）的前端伸向水箱（1）頂面內(nèi)，限位臂（23）上有沿臂縱向的導(dǎo)向槽，擺臂（21）中部固定有回轉(zhuǎn)銷，擺臂（21）的回轉(zhuǎn)銷插在限位臂（23）的導(dǎo)向槽內(nèi)，回轉(zhuǎn)銷沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)，調(diào)節(jié)擺臂(21）前端在水箱頂面的位置，回轉(zhuǎn)銷上端有蝶形螺母（22），緊固蝶形螺母（22）固定擺臂（21）和限位臂（23）的相對(duì)位置；導(dǎo)桿（27）上端插在擺臂（21）前端的導(dǎo)桿孔內(nèi)，導(dǎo)桿（27）下端固接1或2根轉(zhuǎn)臂（24），每根轉(zhuǎn)臂（24）上套裝1或2個(gè)探頭夾持器（26）。

【技術(shù)特征摘要】
1.片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、超聲波探傷卡、超聲波探頭，還有探頭安裝架、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和水箱；計(jì)算機(jī)連接超聲波探傷卡和同步控制電路，超聲波探傷卡連接探頭，向探頭發(fā)送超聲波脈沖并接收探頭得到的回波信號(hào)，同步控制電路則連接控制旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的電機(jī)電路，探頭安裝于探頭安裝架上的探頭夾持器上；旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝于水箱內(nèi)；其特征在于: 所述探頭安裝架(2)包括擺臂(21)、限位臂(23)、導(dǎo)桿(27)、轉(zhuǎn)臂(24)和探頭夾持器(26);擺臂(21)和限位臂(23)的一端分別鉸接于水箱(I) 一側(cè)，擺臂(21)和限位臂(23)的前端伸向水箱(I)頂面內(nèi)，限位臂(23)上有沿臂縱向的導(dǎo)向槽，擺臂(21)中部固定有回轉(zhuǎn)銷，擺臂(21)的回轉(zhuǎn)銷插在限位臂(23)的導(dǎo)向槽內(nèi)，回轉(zhuǎn)銷沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)，調(diào)節(jié)擺臂(21)前端在水箱頂面的位置，回轉(zhuǎn)銷上端有蝶形螺母(22)，緊固蝶形螺母(22)固定擺臂(21)和限位臂(23)的相對(duì)位置；導(dǎo)桿(27)上端插在擺臂(21)前端的導(dǎo)桿孔內(nèi)，導(dǎo)桿(27)下端固接I或2根轉(zhuǎn)臂(24)，每根轉(zhuǎn)臂(24)上套裝I或2個(gè)探頭夾持器(26)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述探頭夾持器(26)包括夾持套筒(264)和滑動(dòng)套筒(262)，兩個(gè)套筒的橫截面相互垂直，夾持套筒(264)的筒壁上有用以固定插在夾持套筒(264)內(nèi)的探頭的探頭緊固螺釘(263 );滑動(dòng)套筒(262 )與轉(zhuǎn)臂(24)配合，滑動(dòng)套筒(262 )沿轉(zhuǎn)臂(24)滑動(dòng)或圍繞轉(zhuǎn)臂(24)轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)套筒(262)的筒壁上有用于固定滑動(dòng)套筒(262)與轉(zhuǎn)臂(24)的相對(duì)位置的夾持器緊固螺釘(261)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述夾持套筒(264)外壁還固定有罩扣在探頭下方的保護(hù)架(25)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的薄片工件環(huán)形焊縫的超聲波檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)包括旋轉(zhuǎn)軸(32)、安裝盤(31)和電機(jī)，旋轉(zhuǎn)軸(32)下端可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿過水...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛興，鐘慶華，李寶強(qiáng)，朱云濤，
申請(專利權(quán))人：桂林電器科學(xué)研究院，
類型：實(shí)用新型
國別省市：