CN105067708B - 一种针对v型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，包括楔块主体、吸声层和探头座；所述的楔块主体的形状为三棱柱，三棱柱的上下底面为直角三角形；其中一个直角边所在侧面上设有探头座，探头座和楔块主体一体成型，探头座上设有多个螺纹孔；楔块主体的其中一个侧面上设有吸声层；所述的吸声层的形状为梯形体，其内部设有锯齿状区域，包含吸声材料；本发明最大限度避免了超声波的波形转换和多次反射衰减，使得声波能量更加集中，到达缺陷部位的声能更大，以此达到最佳探伤效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，属于无损探伤领域。
技术背景
超声相控阵检测由于其检测可靠性高、检测分辨力好、检测速度快、检测效率高等优点，在核电、化工等领域得到了广泛的应用，在针对焊缝、复合材料、车轴等工件内部缺陷的检测有重要的作用。工业中利用超声相控阵技术对工件进行无损探伤时，为了防止相控阵探头被磨损，同时使得探头发射的超声波可以以特定的角度入射到工件内部，会在探头底部安装相关楔块，从而达到上述目的。
实际检测手段往往受到工件形状的影响，V型拐角工件是一种常见的工件。造成工件成V型的原因主要有两种，一种原因是利用应力使得材料弯曲，另一种原因为焊接等工艺使两部分工件组合成一个工件。这两中成因都会使得工件拐角部位存在裂纹、孔洞、夹杂等缺陷，而许多V型拐角工件只能够从工件一侧进行检测，由于目前多数超声楔块两端都具有一定高度，这会造成实际检测过程中楔块和工件接触不佳，造成工件部分区域漏检，增加检测盲区，无法完全排除安全隐患。很多V型工件存在的拐角并非直角，当检测面拐角为钝角时，利用超声相控阵检测技术，可以利用探头的移动和扫查，使得楔块可以全面接触到工件的显露区域，进而对工件进行全方位的检测，但是当V型拐角工件角度过小，且只能从工件一侧进行检测时，由于锐角夹角部位高度的限制，使得楔块无法接触到工件锐角部位的顶角区域，这就造成顶角区域的漏检。
申请公布号为CN104280463的发明专利“一种超声检测楔块”，其结构如图6所示，该发明专利包括直角吸声层9，楔块主体10，探头座11，探头座紧固螺钉12，探头主体和探头座的连接片13，定位螺杆14。此发明专利具有两个明显的缺陷：第一，此楔块两端均有一定高度，利用类似楔块对V型拐角工件进行检测，无法很好与工件进行匹配，会出现漏检现象；第二，探头座相对于楔块可以相对移动，容易造成接触不良，使得入射声能减少，形成检测图像信噪比降低。
发明内容
为了解决实际超声相控阵检测过程中针对V型拐角工件无法进行全面检测的问题，本发明提供一种超声检测楔块，克服现有技术中由于楔块和V型拐角工件无法匹配，造成V型拐角工件顶角部位漏检的问题。
一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，包括楔块主体、吸声层和探头座；所述的楔块主体的形状为三棱柱，三棱柱的上下底面为直角三角形；其中一个直角边所在侧面上设有探头座，探头座和楔块主体一体成型，探头座上设有多个螺纹孔；楔块主体非直角边所在的侧面上设有吸声层；所述的吸声层的形状为梯形体，其内部设有锯齿状区域；
所述的吸声层的下底面与楔块主体面积最大的侧面通过相互嵌入的方式连接在一起。
所述的探头座的形状为长方体。
所述的探头座的截面大小和探头大小相同。
本发明的优点是：本发明是为实现对V型拐角工件进行全方位的超声相控阵检测而设计，避免了由于超声楔块厚度过高，造成楔块和V型工件无法完全匹配而造成工件部分区域漏检的情况。吸声层与楔块主体相连，能够最大限度地避免超声波从楔块主体的一侧发生透射，避免超声波能量的衰减，而不影响楔块主体和吸声层结合面上的反射波，使得进入探伤工件的超声波能量更集中，以此来提高检测灵敏度。同时，楔块主体的直角三棱柱的设计，使得超声波在进入楔块之后，通过一次反射便可以垂直进入工件，提高缺陷检测的纵向分辨率。本发明的超声楔块构思新颖、便于使用、加工组装简便，能够实现对V型工件的全方位探伤。
本发明楔块与超声相控阵直探头相连，由于楔块角度设置，超声波垂直进入楔块内部后，经过一次反射，反射波从楔块另一侧传出，垂直进入工件，这样最大限度避免了超声波的波形转换和多次反射衰减，使得声波能量更加集中，到达缺陷部位的声能更大，以此达到最佳探伤效果。
附图说明
图1为本发明楔块与探头相连时的整体结构示意图；
图2为本发明楔块的结构示意图；
图3为本发明楔块的吸声层结构示意图；
图4为本发明楔块的探头座连结面；
图5为利用本发明楔块对V型拐角工件进行相位偏转检测的声场示意图；
图6为专利公布号为CN104280463的发明专利结构示意图；
其中，1-楔块主体，2-吸声层，3-探头座，4-超声相控阵探头，6-螺纹孔，7-V型拐角工件，8-压电晶片，10-楔块主体，11-探头座，12-探头座紧固螺钉，13-探头主体和探头座的连接片，14-定位螺杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1-5所示，本发明是一种超声相控阵检测楔块，可用于实现对V型拐角工件的探伤，利用本发明楔块可实现对工件的全方位探伤。该楔块包括楔块主体1，吸声层2，探头座3，以及螺纹孔6。楔块主体1为三棱柱，三棱柱的上下底面为直角三角形。吸声层2为梯形体，梯形体内部有锯齿状区域，包含吸声材料，其作用是为吸收折射出楔块主体1的超声波。楔块主体1和吸声层2以相互嵌入的方式相连结。探头座3为一长方体，其尺寸与探头尺寸相同，可通过四个M3螺钉与超声相控阵探头上的螺纹孔6相连。楔块主体1与探头座3为一体，并非通过焊接、榫接等外在方式相连。
在针对V型拐角工件7进行检测时，超声相控阵探头4与探头座3相连，产生的超声波垂直入射到本发明楔块。在楔块主体1和吸声层2的交界面处，部分超声波发生反射，部分超声波发生折射。反射的超声波在楔块内部继续传播，折射的超声波被吸声层2所吸收。
楔块主体1一侧面与V型拐角工件7表面接触，进入楔块内部的超声波经过一次反射后从楔块传出，传入V型拐角工件7内部。在实际实施过程中，楔块和工件之间涂有耦合剂，以此来减少超声波的损耗。
利用本发明楔块对V型拐角工件进行检测，由于楔块主体1形状为三棱柱，其截面为直角三角形，使得超声波能垂直进入楔块内部，之后部分超声波在楔块内部发生一次反射，从另一侧面垂直传播出去，进而垂直进入工件内部，在楔块和工件的交界面处，最大限度地减少了的超声波的反射衰减，减弱了超声波在从楔块传入工件时的波形转换现象。由于楔块和探头的尺寸相互匹配，楔块和工件的接触面能够全面传播超声波，使得楔块不存在检测盲区。
Claims (4)
1.一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，包括楔块主体、吸声层和探头座；
其特征在于：所述的楔块主体的形状为三棱柱，三棱柱的上下底面为直角三角形；其中一个直角边所在侧面上设有探头座，探头座和楔块主体一体成型，探头座上设有多个螺纹孔；楔块主体非直角边所在的侧面上设有吸声层；所述的吸声层的形状为梯形体，其内部设有锯齿状区域。
2.根据权利要求1所述的一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，其特征在于：所述的吸声层的下底面与楔块主体面积最大的侧面通过相互嵌入的方式连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，其特征在于：所述的探头座的形状为长方体。
4.根据权利要求1所述的一种针对V型拐角工件进行检测的超声相控阵检测楔块，其特征在于：所述的探头座的截面大小和探头大小相同。
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