CN110118823B - 超声波探伤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波探伤装置，包括探测构件、进给构件、升降构件和工作机架，探测构件包括多个固定有探头的探测单元，进给构件包括手轮、丝杠、轴承、弹簧、套筒和挡板，能调节探测构件的前后移动，适用于不同直径甚至是非等径轴类工件；升降构件包括丝杠座、进油管和两对活塞杆与活塞缸，活塞缸安装在工作机架的顶座上，并通过进油管固定，活塞缸顶部设有进油口，活塞杆分别与活塞缸和丝杠座相连；工作机架包括顶座、底座和顶座与底座之间的四对柱塞杆和柱塞缸，底座上设有两个第二进油口，对四个柱塞缸同时供油。本发明能适用于各种不同直径不同高度的大型轴类和圆盘类工件，甚至一些非等径轴类工件的探伤工作，使探伤实现机械化和自动化。

Description

超声波探伤装置

技术领域

本发明属于超声波探伤技术领域，尤其涉及一种用于大型轴类或圆盘类工件进行探伤的超声波探伤装置。

背景技术

近年来，随着冶金、电力、石化、造船等行业的快速发展，大型锻造件的需求量越来越大，同时产品质量精度要求也越来越高。由于大型件尺寸和质量很大，给产品的质量控制和缺陷检测带来很大困难。锻件组织不均，夹杂物，内应力等缺陷均会降低锻件使用性能，甚至造成生产事故。因此，对锻件进行有效的质量检测是至关重要的。

超声波探伤技术作为一种无损检测技术，因设备携带方便，测量精度高，可以对内部缺陷进行准确定位及定性而得到了广泛应用。检测原理是超声波在传播过程中，当遇到两种不同介质的界面或不同密度的材料时，便会在交界面上发生折射或反射。反射式探伤法是利用超声波在工件的传播中，能分别在工件的内部缺陷及其背面发生反射，而反射回来的超声波通过超声波接收器后，又将声波转为电能，在荧光屏上显示三者各自的波形图，始脉波a位置即是工件的表面，是发射超声波的起点，进入工件内部的超声波与工件背面的波形图即底脉波b之间。若无其他波形出现，则说明在该工件中未发现缺陷。反之，在始脉波a与工件底脉波b之间，若有其他波形出现，则说明工件内部缺陷，即缺陷脉波c。此时，可根据波峰的位置、大小与形状，分析出工件缺陷的位置、大小与形状。通过对不同波形进行研究，可对各种缺陷的形成机理进行分析，以实现对各类缺陷的准确定位定性。

现有超声波探伤设备大多只能应用小型工件，一些大型工件则需工人手持探测仪进行探伤，工作效率较低且容易出错，机械化和自动化程度差，所以设计和改进探伤装置，使之满足工业生产需求，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种超声波探伤装置，能适用于各种不同直径不同高度的大型轴类和圆盘类工件，甚至一些非等径轴类工件的探伤工作，大幅度改进了常规的超声波探伤装置，且工作过程简单高效，大大减轻了常规大型工件探伤过程中工人的工作量，使探伤过程实现机械化和自动化，提高了探测效率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种超声波探伤装置，其包括探测构件、进给构件、升降构件和工作机架，所述探测构件包括一个或多个探测单元，所述探测单元包括探测单元体、探头安装筒、限位螺钉和空心螺栓，超声波探头安装在所述探头安装筒上并通过限位螺钉进行限位，所述探头安装筒通过所述空心螺栓固定在所述探测单元体上，多个所述探测单元通过转轴彼此连接，所述进给构件包括手轮、丝杠、轴承、弹簧、套筒和挡板，所述丝杠的第一端与所述手轮相连，所述丝杠的第二端与所述套筒间隙配合并通过所述轴承相连，所述挡板固定在所述套筒的第二端，所述弹簧设在所述丝杠与所述挡板之间；所述升降构件包括丝杠座、进油管和两对活塞杆与活塞缸，所述活塞缸安装在所述工作机架的顶座上，并通过所述进油管进行固定，所述进油管通过进油管孔与所述活塞缸的底部相连，所述活塞缸的顶部设有第一进油口，所述活塞杆的顶端与所述活塞缸相连，所述活塞杆的底端与所述丝杠座相连，所述丝杠与所述丝杠座相连；所述工作机架包括顶座、底座和四对柱塞杆和柱塞缸，所述四对柱塞杆与柱塞缸设置在所述顶座与底座之间，所述底座上设有两个第二进油口，用于对四个所述柱塞缸同时供油，所述丝杠座位于两两柱塞杆之间。

优选地，所述丝杠座的两端设有转动轴，用于将多个超声波探伤装置串联起来形成超声波探测链。

优选地，多个所述探测单元中位于中间位置的探测单元固定在所述进给构件的挡板上。

优选地，还包括辅助构件，所述辅助构件为液压升降平台，包括上平台、下平台以及所述上平台和下平台之间的支撑杆，所述工作机架的底座与所述上平台相连。

优选地，连接所述丝杠与所述套筒的轴承为深沟球轴承。

优选地，所述进油管与所述活塞缸、所述活塞杆与丝杠座均通过螺纹连接。

优选地，所述工作机架的底座上设有万向轮。

优选地，所述下平台底部上有万向轮。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的探测构件、进给构件、升降构件和工作机架可配合工作，也可与辅助构件配合工作，针对不同高度的大型轴类和圆盘类工件，可调节探伤装置的探测极限高度。

2、通过调节丝杠从而调节进给构件的移动，可以针对不同直径工件甚至是非等径工件进行探测，扩大了探伤装置的适用范围。

3、探测构件可固定多个可调节超声波探头，探头间的距离和角度可以调节，避免出现探测死角同时亦提高了探测效率。

4、本发明的超声波探伤装置尺寸较小，方便移动和使用，针对不同直径工件可适当调整探伤装置的数量，组成长度不同的超声波探测链，以提高探测效率。

5、本发明大幅度改进了常规的超声波探伤装置，且工作过程简单高效，大大减轻了常规大型工件探伤过程中工人的工作量，使探伤过程实现机械化和自动化，提高了探测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的超声波探伤装置的结构示意图；

图2为本发明的超声波探伤装置的剖视图；

图3为本发明的探测构件的结构示意图；

图4为本发明的探测构件的剖视图；

图5为本发明的进给构件的结构示意图；

图6为本发明的进给构件的的剖视图；

图7为本发明的升降构件的结构示意图；

图8为本发明的工作机架的结构示意图；

图9为本发明的辅助构件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明，而非对本发明的保护范围限制。需要理解的是在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于简化文字描述以区别于类似的对象，而不能理解为特定的次序间的先后关系。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供一种超声波探伤装置，其包括探测构件1、进给构件2、升降构件3和工作机架4。进给构件2能调节探测构件的移动，实现对不同直径工件甚至是非等径工件的探测，升降构件3和工作机架4配合完成探测过程中探测构件的探头沿工件表面的移动，实现探测工件的表面扫查探伤。

探测构件1包括一个或多个探测单元，如图3和4所示，探测单元包括探测单元体12、探头安装筒11、限位螺钉17和空心螺栓13，超声波探头18安装在探头安装筒11上并通过限位螺钉17进行限位，探头安装筒11通过空心螺栓13固定在探测单元体12上，缆线14通过空心螺栓13连接超声波探头18与外接信号接收设备，探测单元体12的两侧分别通过转轴16与相邻的探测单元体相连，多个探测单元中位于中间位置的探测单元固定在进给构件2的挡板22上，便于探头的位置调整，并提高探伤精度。探测单元的数量可根据实际待测工件的情况进行调整，提高探测效率，同时转轴可实现探头间的距离与角度的调整，避免出现探测死角。

如图5和6所示，进给构件2包括手轮28、丝杠27、轴承25、弹簧24、套筒26和挡板22，丝杠27的第一端与手轮28相连，丝杠27的第二端与套筒26间隙配合并通过轴承25相连，使得调节丝杠时探测构件不会随之转动，挡板22固定在套筒26的第二端，弹簧24设在丝杠27与挡板22之间，探测时，通过手轮28调节丝杠27的前后移动，从而带动探测构件的前后移动，使其可对非等径轴类工件进行探测，而且探测时弹簧会保持一定预紧力，保证探测过程中超声波探头18始终紧贴探测工件表面。

如图7所示，升降构件3用于调整探测时超声波探头18的位置，其包括丝杠座31、进油管35和两对活塞杆32与活塞缸33，活塞缸33安装在工作机架4的顶座上，并通过进油管35固定活塞缸33与顶座，进油管35通过进油管孔41与活塞缸33的底部相连，活塞缸33的顶部设有第一进油口34，活塞杆32的顶端与活塞缸33相连，活塞杆32的底端与丝杠座31螺纹相连，丝杠27与丝杠座31相连，丝杠与升降构件的丝杠座配合，完成探头的各方向上的调节，实现无死角探伤。

如图8所示，工作机架4包括顶座42、底座46和四对柱塞杆44和柱塞缸45，四对柱塞杆44与柱塞缸45设置在顶座42与底座46之间，底座46上设有两个第二进油口48，用于对四个柱塞缸45同时供油，丝杠座31位于两两柱塞杆44之间，工作机架4的底座46上设有万向轮47，便于探伤装置的移动。

如图9所示，本发明的超声波探伤装置还包括辅助构件6，辅助构件与探测构件1、进给构件2、升降构件3和工作机架4配合，能针对不同高度大型轴类和圆盘类工件进行探伤，可调节探伤装置的探测极限高度。辅助构件6为液压升降平台，包括上平台、下平台以及上平台和下平台之间的支撑杆，工作机架4的底座46与上平台相连。下平台底部上也可设有万向轮，便于整个探伤装置的移动。

优选地，连接丝杠与套筒26的轴承25为深沟球轴承。

本发明的丝杠座31的两端设有转动轴，用于将多个超声波探伤装置串联起来形成超声波探测链。组成超声波探测链的超声波探伤装置的数量可以根据实际需要进行选择和调整。

在本实施例中，探测构件1包括多个探测单元，对于每个探测单元，超声波探头18安装在探头安装筒11上，并通过四个限位螺钉17进行限位，探头安装筒11通过空心螺栓13和两个螺母15与探测单元体12连接，超声波探伤信号传输缆线14经过空心螺栓13的孔与外接工作设备相连。探测单元体12两端各有一转轴16，左右两端探测单元体可通过各自转轴围绕中间探测单元体转动。中间探测单元体通过四个螺钉21固定在进给构件的挡板22上。

进给构件中，挡板22通过四个螺钉23固定在套筒26上，丝杠27与套筒26之间为间隙配合，两者通过一深沟球轴承相连。丝杠27和挡板22间设有弹簧24，探测时弹簧保持一定预紧力，以保证探测过程中超声波探头18始终紧贴探测工件表面。丝杠尾部设有手轮28，可通过手轮28调节丝杠27的前后移动，对非等径轴类工件进行探测。

升降构件中，丝杠27安装在丝杠座31上，丝杠座31上连接有两对活塞杆32与活塞缸33，丝杠座31与活塞杆32间为螺纹连接。活塞缸33安装在工作机架顶座42上阶梯孔43中，并通过进油管35固定，进油管35通过进油管孔41与活塞缸33底部相连，两者也是螺纹连接。活塞缸顶部设有第一进油口34。工作机架顶座42与底座46之间有四对柱塞杆44与柱塞缸45。底座设有两个第二进油口48，可对四个柱塞缸45同时供油。底座46中心位置开有一通孔定位销钉孔49，底座下有四个万向轮47。

辅助构件6中，上平台中间开有一定位销钉孔61和四个万向轮沉孔62。工作机架4与辅助构件6通过定位销钉5相连时，定位销钉5低于工作机架底座46的上表面，工作机架4的万向轮47沉入辅助构件的万向轮沉孔62中，如图2的超声波探伤装置剖视图所示。辅助构件6的上平台依靠支撑杆63完成升降工作。辅助构件的下平台底部同样设有四个万向轮64，便于超声波探伤装置的移动。

使用本发明的超声波探伤装置进行工件探测的工作过程为：

对一般等径的大型轴类或圆盘类工件，多个超声波探伤装置串联形成一个超声波探测链，每个探伤装置的探测构件1包括一个或多个探测单元，调整每个探测单元体的位置，给弹簧24一定的预紧力，以保证探测过程中超声波探头18始终紧贴探测工件表面。探测开始前，超声波探头18位于被探测工件的最低位置，活塞杆32处于顶出状态，柱塞杆44处于缩回状态。探测开始时超声波探测链围绕在被探测工件的表面做圆周运动，同时，第二进油口48开始进油，柱塞杆44缓慢顶出，工作机架4的顶座42带动升降构件3、进给构件2和探测构件1整体向上运动，从而带动超声波探头18对整个被探测工件的表面进行探伤。柱塞杆44完全顶出时第二进油口48关闭，进油管35开始进油，第一进油口34打开，活塞缸上端油液通过此口排出。

探测结束时，进油管35和第二进油口48打开，每个探伤装置依靠自重回到探测起始状态。根据被探测工件的高度选择是否使用辅助构件。

对于非等径轴类或圆盘类工件，在本实施例中，通过摇动进给构件2的手轮28从而使丝杠27相对丝杠座31运动，进而使得与挡板固定的探测构件1上的超声波探头18的位置改变，但是不会随丝杠的转动而转动，实现多个超声波探头18形成的圆周的直径的改变，进而完成非等径轴类或圆盘类工件的探伤检测工作。在调节丝杠的过程中，弹簧保持预紧力，保证超声波探头18始终紧贴在被探测工件的表面上。

丝杠位置的调整不仅限于手动手轮完成，也可以使用齿轮等装置调整丝杠位置，配合探测工作。

本发明的超声波探伤装置尺寸较小，移动和使用方便，能适用于各种不同直径不同高度的大型轴类和圆盘类工件，甚至一些非等径轴类工件的探伤工作。而且大幅度改进了常规的超声波探伤装置，且工作过程简单高效，大大减轻了常规大型工件探伤过程中工人的工作量，使探伤过程机械化、自动化，提高了探测效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (4)

1.一种超声波探伤装置，其包括探测构件、进给构件、升降构件和工作机架，其特征在于：

所述探测构件包括一个或多个探测单元，所述探测单元包括探测单元体、探头安装筒、限位螺钉和空心螺栓，超声波探头安装在所述探头安装筒上并通过限位螺钉进行限位，所述探头安装筒通过所述空心螺栓固定在所述探测单元体上，多个所述探测单元通过转轴彼此连接，

所述进给构件包括手轮、丝杠、轴承、弹簧、套筒和挡板，所述丝杠的第一端与所述手轮相连，所述丝杠的第二端与所述套筒间隙配合并通过所述轴承相连，所述挡板固定在所述套筒的第二端，所述弹簧设在所述丝杠与所述挡板之间；

所述升降构件包括丝杠座、进油管和两对活塞杆与活塞缸，所述活塞缸安装在所述工作机架的顶座上，并通过所述进油管进行固定，所述进油管通过进油管孔与所述活塞缸的底部相连，所述活塞缸的顶部设有第一进油口，所述活塞杆的顶端与所述活塞缸相连，所述活塞杆的底端与所述丝杠座相连；

所述工作机架包括顶座、底座和四对柱塞杆和柱塞缸，所述四对柱塞杆与柱塞缸设置在所述顶座与底座之间，所述底座上设有两个第二进油口，用于对四个所述柱塞缸同时供油，所述丝杠座位于两两柱塞杆之间。

2.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：所述丝杠座的两端设有转动轴，用于将多个超声波探伤装置串联起来形成超声波探测链。

3.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：多个所述探测单元中位于中间位置的探测单元固定在所述进给构件的挡板上。

4.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于：还包括辅助构件，所述辅助构件为液压升降平台，包括上平台、下平台以及所述上平台和下平台之间的支撑杆，所述工作机架的底座与所述上平台相连。

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