CN107991395A - 铝合金车体焊缝多波束超声波探头盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金车体焊缝多波束超声波检测探头盘，属于超声波检测技术领域。用于适应不同类型焊缝，对铝合金车体各种角度、结构的焊缝进行多波束检测。该超声波检测探头盘包括激光扫描器、连接板和多波束探头组合装置。激光扫描器应用激光器对铝合金车体焊缝进行扫描，实现对焊缝多波束检测和缺陷准确定位；所述连接板连接并固定激光采集头和多波束探头组合位置；所述多波束探头组合装置，由N个不同频率探头、N个不同角度楔块和楔块固定架组合而成。针对每条焊缝采用不同角度、不同频率的一组探头进行检测。该发明装置确保检测过程覆盖整个焊缝，实现铝合金车体焊缝的无损检测。

Description

铝合金车体焊缝多波束超声波探头盘
技术领域
本发明属于超声波检测技术领域，涉及一种铝合金车体焊缝多波束检测超声波探头盘。
背景技术
铝合金车体焊缝有交叉焊接、角接、搭接和对接等形式，焊缝中容易存在气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等缺陷，焊缝质量直接影响到装甲车辆的使用可靠性。
目前国内对铝合金薄壳车体焊缝缺陷采用X射线和手工超声等方法检测。
由于车体焊接成型后结构复杂等因素影响，不适宜用X射线检测；常规超声检测方法使用一个探头，固定的角度进行扫查，盲区较大，漏检率高，扫查范围小，轨迹单一，检测效率低下。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题：为了解决复杂结构焊缝上不同部位、不同角度缺陷的检测，设计一个多波束超声波探头盘。
探头盘设置若干个(8个)探头，若干个(8个)不同频率探头与若干个(8个)不同角度楔块组合形成横波、纵波和表面波，实现一次性焊缝缺陷检测的全覆盖。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多波束超声波探头盘，其特征在于，包括以下三部分：激光扫描器、连接板和多波束探头组合装置；激光扫描器对铝合金车体焊缝进行扫描，确定焊缝和缺陷位置；激光扫描器固定在连接板上；连接板连接并固定激光扫描器和多波束探头组合装置；多波束探头组合装置包括探头、楔块、楔块固定架、可更换定位框、U型边框、定位轨道；楔块为多个，每个楔块具有中心孔，探头前端插入楔块中心孔，每个楔块中心孔轴线设计成各种倾斜角度，使每个探头发射出不同角度的波，并且每个探头发射波的频率不同；楔块固定架是铝合金框架，楔块固定架包括两个侧板和两个侧板中间的连接体，两个侧板下端与一个楔块固定；楔块固定架连接体上侧的两个侧板的内侧分别有一个棱，两个棱分别镶嵌在定位轨道的滑槽内，楔块固定架能够在定位轨道上前后滑动，并带动楔块移动；定位轨道具有N个平行的通槽和N+1组滑槽，N个相邻通槽之间的骨架上具有一组滑槽，通槽的两边外侧的定位轨道上也分别具有滑槽，楔块固定架的一个棱与一组滑槽的一侧配合，一个楔块固定架位于一个定位轨道能够在通槽内滑动，并能固定在某一位置；U型边框内侧有滑道，可更换定位框的周边安装在滑道内，用于不同的可更换定位框的更换；可更换定位框内部有N个楔块定位孔，楔块下端插入楔块定位孔中；可更换定位框后侧具有耦合剂储仓和耦合剂通道，耦合剂通道使耦合剂储仓与楔块定位孔的内部相通；一个可更换定位框的每个楔块定位孔与装置边界的距离不同；可更换定位框具有多个，每个可更换定位框具有多个距离装置边界位置不同的楔块定位孔，一个可更换定位框的楔块定位孔距离边界的位置与其他可更换定位框上的楔块定位孔距离边界的位置不同；耦合剂储仓用于储存耦合剂。
优选地，激光扫描器为3D激光器。
优选地，根据焊缝结构的不同，确定一个可更换定位框的每个楔块定位孔距离装置边界的位置。
优选地，检测时选择不同的可更换定位框，已适应需要不同边界距离和不同探测角度的探头组合。
优选地，还包括，注夜孔用于注入耦合剂到耦合剂储仓内。
优选地，耦合剂储仓和U型框连接处有密封圈。
优选地，楔块为有机玻璃块。
优选地，楔块的数量为N个。
优选地，楔块固定架为N个。
优选地，N＝8。
(三)有益效果
本套装置利用8个不同频率探头与8个不同角度楔块构成探头组合，可以完成焊缝的全覆盖，实现对焊缝的一次性检测，无须更换探头。
该发明专利也可应用到装甲行业其它车辆车体焊缝的检测中，提高检测效率，为我国国防工业武器装备质量及其使用可靠性提供技术支撑。
附图说明
图1本发明的探头盘主视图；
图2多波束探头组合装置主视图；
图3多波束探头组合装置后视图；
图4定位轨道的主视图；
图5 U型边框的主视图；
图6可更换定位框的主视图；
图7探头、楔块、楔块固定架的组合示意图；
图8楔块的结构示意图；
图9楔块的结构示意图；
图10安装了探头、楔块、楔块固定架的可更换定位框的结构示意图。
其中，1.激光器 3连接板 4定位轨道 5.侧挡板 6把手 7探头导线孔 8.后挡板9.注液孔 10.U型边框 11.可更换定位框 12.探头 13.楔块 14.楔块固定架 15.楔块定位孔 16耦合剂储仓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细描述。
如图1所示，一种多波束超声波探头盘包括以下三部分：激光扫描器1、连接板3和多波束探头组合装置。
激光扫描器为3D激光器，应用3D激光器对铝合金车体焊缝进行扫描，确定焊缝和缺陷位置。激光扫描器1固定在连接板上。连接板3用于连接并固定激光扫描器和多波束探头组合装置。所述连接板3后面一排孔为激光扫描器固定孔，下侧面板的孔为多波束探头组合装置固定孔。
如图2、3所示，多波束探头组合装置包括探头12、楔块13、楔块固定架14、可更换定位框11、U型边框10、定位轨道4。
如图7、8所示，楔块13为有机玻璃块，每个楔块具有中心孔，探头前端插入楔块中心孔，每个楔块中心孔轴线设计成各种倾斜角度，使每个探头发射出不同角度的波，并且每个探头发射波的频率不同。N大于等于4，楔块中心孔轴线倾斜角度包括45度、60度、75度，还包括之间的某个角度范围。
如图7、9所示，楔块固定架14是铝合金框架，在楔块固定架14的下端与楔块固定。楔块固定架14上端两侧分别有一个棱，镶嵌在定位轨道4的滑槽内，楔块固定架14能够在定位轨道4上前后滑动，并带动楔块移动。
如图4所示，定位轨道4具有8个通槽，通槽之间的骨架上具有滑槽，即为9个，楔块固定架14通过与滑槽的配合能够在通槽内滑动，并能固定在某一位置。
如图5所示，U型边框内侧均有滑道，可更换定位框11的周边安装在滑道内，用于不同的可更换定位框11的更换。
如图6所示，可更换定位框11，内部有8个楔块定位孔15，楔块13插入楔块定位孔15中。楔块定位孔用于固定楔块。
可更换定位框11后侧具有耦合剂储仓16，具有耦合剂通道使耦合剂储仓16与楔块定位孔的内部相通。
每个楔块定位孔15相对于装置边界的位置不同，使得每个探头相对于装置边界位置也就不同。根据焊缝结构的不同，确定楔块定位孔距离装置边界的位置。
可更换定位框11具有多个，每个可更换定位框具有多个距离装置边界位置不同的楔块定位孔，一个可更换定位框的楔块定位孔距离边界的位置与其他可更换定位框上的楔块定位孔距离边界的位置不同。检测时选择不同的可更换定位框，已适应需要不同边界距离和不同探测角度的探头组合。
耦合剂储仓16用于储存耦合剂，注夜孔9用于注入耦合剂(耦合剂为水)到耦合剂储仓16内，耦合剂储仓和U型框连接处有密封圈，防止耦合剂漏出。
检测时，耦合剂渗到每个探头处，使工件与探头达到充分耦合。
不同的焊缝采用不同的探头组合，即不同角度中心孔的楔块组合、考虑焊缝扫查易于更换的要求，每次更换不同的定位框。适用于用于不同的可更换定位框的不同角度中心孔的楔块组合。
整体装置具有防水功能，连接探头的导线全部采用防水接口；防腐性能优良，耦合剂储仓和U型框连接处有密封圈，防止耦合剂漏出；装置重量轻，尺寸小，但整个探头盘负载大，包括8个探头组合、激光器扫描器和连接板等。
还具有以下特征：
1、针对结构复杂的焊缝，探头盘设置若干个(8个)探头，若干个(8个)不同频率探头与若干个(8个)不同角度楔块组合形成横波、纵波和表面波，实现对焊缝的一次性检测，无须更换探头，确保整个焊缝区域全覆盖。
2、整个探头盘虽然重量轻、尺寸小，但负载大(包括8个探头、8个楔块、激光器采集头、耦合剂)，防腐性能优良。
3、探头相对位置可进行微调，长度不超过0.5mm。
4、考虑探头声场影响，探头间隔保证有10mm。
5、不同的焊缝采用不同的探头组合，考虑焊缝扫查易于更换的要求，每次更换不同的定位框，并且更换楔块固定架中的探头、楔块组合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多波束超声波探头盘，其特征在于，包括以下三部分：激光扫描器(1)、连接板(3)和多波束探头组合装置；
激光扫描器对铝合金车体焊缝进行扫描，确定焊缝和缺陷位置；激光扫描器(1)固定在连接板上；
连接板(3)连接并固定激光扫描器和多波束探头组合装置；
多波束探头组合装置包括探头(12)、楔块(13)、楔块固定架(14)、可更换定位框(11)、U型边框(10)、定位轨道(4)；
楔块(13)为多个，每个楔块具有中心孔，探头(12)前端插入楔块中心孔，每个楔块中心孔轴线设计成各种倾斜角度，使每个探头发射出不同角度的波，并且每个探头发射波的频率不同；
楔块固定架(14)是铝合金框架，楔块固定架(14)包括两个侧板和两个侧板中间的连接体，两个侧板下端与一个楔块(13)固定；楔块固定架(14)连接体上侧的两个侧板的内侧分别有一个棱，两个棱分别镶嵌在定位轨道(4)的滑槽内，楔块固定架(14)能够在定位轨道上前后滑动，并带动楔块移动；
定位轨道(4)具有N个平行的通槽和N+1组滑槽，N个相邻通槽之间的骨架上具有一组滑槽，通槽的两边外侧的定位轨道(4)上也分别具有滑槽，楔块固定架(14)的一个棱与一组滑槽的一侧配合，一个楔块固定架(14)位于一个定位轨道(4)的通槽内，楔块固定架(14)能够在通槽内滑动，并能固定在某一位置；
U型边框内侧有滑道，可更换定位框(11)的周边安装在滑道内，用于不同的可更换定位框(11)的更换；
可更换定位框(11)内部有N个楔块定位孔(15)，楔块(13)下端插入楔块定位孔(15)中；可更换定位框(11)后侧具有耦合剂储仓(16)和耦合剂通道，耦合剂通道使耦合剂储仓(16)与楔块定位孔的内部相通；一个可更换定位框(11)的每个楔块定位孔(15)与装置边界的距离不同；
可更换定位框(11)具有多个，每个可更换定位框具有多个距离装置边界位置不同的楔块定位孔，一个可更换定位框的楔块定位孔距离边界的位置与其他可更换定位框上的楔块定位孔距离边界的位置不同；
耦合剂储仓(16)用于储存耦合剂；
N大于等于4。
2.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，激光扫描器为3D激光器。
3.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，耦合剂储仓和U型框连接处有密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，根据焊缝结构的不同，确定一个可更换定位框的每个楔块定位孔距离装置边界的位置。
5.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，检测时选择不同的可更换定位框，已适应需要不同边界距离和不同探测角度的探头组合。
6.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，还包括，注夜孔用于注入耦合剂到耦合剂储仓内。
7.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，楔块为有机玻璃块。
8.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，楔块的数量为N个。
9.根据权利要求1所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，楔块固定架(14)为N个。
10.根据权利要求1、8或9所述的一种多波束超声波探头盘，其特征在于，N＝8。
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