CN110763768A - 一种鸟形试块 - Google Patents

一种鸟形试块 Download PDF

Info

Publication number
CN110763768A
CN110763768A CN201911039256.2A CN201911039256A CN110763768A CN 110763768 A CN110763768 A CN 110763768A CN 201911039256 A CN201911039256 A CN 201911039256A CN 110763768 A CN110763768 A CN 110763768A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bird
arc
test block
shaped test
shaped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911039256.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈昌华
张利
张洪
徐正茂
董政
陈庆勇
张思瑞
刘晓磊
哈曜
王姣
陈新华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANJING DEVELOP HIGH-END MANUFACTURING Co Ltd
Original Assignee
NANJING DEVELOP HIGH-END MANUFACTURING Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANJING DEVELOP HIGH-END MANUFACTURING Co Ltd filed Critical NANJING DEVELOP HIGH-END MANUFACTURING Co Ltd
Priority to CN201911039256.2A priority Critical patent/CN110763768A/zh
Publication of CN110763768A publication Critical patent/CN110763768A/zh
Priority to PCT/CN2020/107057 priority patent/WO2021082587A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/30—Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种鸟形试块，包括鸟嘴结构(1)、1/4圆柱体(2)和第一平板(3)，所述鸟嘴结构(1)和第一平板(3)分别与所述1/4圆柱体(2)的第二平面和第三平面固定连接，所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面相接。本发明显著提高了超声波斜入射缺陷的精确定位，大大提高了曲面锻件超声波周向斜入射检测的水平，同时可以与各种圆弧半径50mm差系列的鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本发明的鸟形对比试块标定的仪器比例，满足了仪器准确校准目的，更有利于曲面锻件的超声波缺陷定位探伤。

Description

一种鸟形试块
技术领域
本发明属于空心类锻件周向面方向斜入射超声波探伤入射点、角度、水平、垂直、声程的精度定位领域，具体涉及一种鸟形试块。
背景技术
超声波探伤仪和探头的标定工作，目前主要的标准试块为V1(IIW1)船形试块和V2(IIW2)牛角试块，它们的作用主要为水平线性、垂直线性、动态范围、灵敏度余量、分辩力、盲区、探头的入射点、折射角等，探头的检测面为平面。而鸟形试块与船形试块(或牛角试块)的作用基本相同，但探头的检测面均为曲面。工件面的形状通常为平面和曲面，平面作为检测面的探伤工作，其仪器和探头标定为船形试块和牛角试块；曲面作为检测面的探伤工作，其仪器和探头标定全世界范围内没有检测试块。
曲面锻件的超声波周向斜探测缺陷精确定位，在国际上一直没有标准试块调试。如何确定曲面锻件检测的入射点、角度、扫描速度及零点，成为无损检测领域重大难题。油气钻采设备零部件周向斜探测缺陷的检测，国际上采用的探伤方法主要是内外径缺口上获得的第一个反射的峰值之间连接一条线，建立振幅的基准线。但对缺陷的精度定位无法保证，现有的对比试块均无法满足角度、速度及零点标定工作。
因此，需要一种新的对比试块来解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中的对比试块均无法满足入射点、扫描速度及零点标定的缺陷，提供一种可以对周向斜探测曲面锻件入射点、角度、声速及零点标定的鸟形试块。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的鸟形试块采用如下技术方案：
一种鸟形试块，包括鸟嘴结构、1/4圆柱体和第一平板，
所述鸟嘴结构的横截面包括依次首尾相接的第一圆弧AC、第二圆弧CB和第一线段BA，所述第二圆弧CB的圆心为A点，半径为r，所述第一圆弧AC的圆心为O点，半径为R，其中，R大于r，所述第一圆弧AC形成第一圆弧形面，所述第一线段BA形成第一平面；
所述1/4圆柱体包括第二平面、第三平面和第二圆弧形面，所述第二圆弧形面的轴线通过所述O点，半径为R；
所述第一平板包括第一上侧面；
所述第一平面和第一上侧面分别与所述第二平面和第三平面固定连接，所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面相接。
优选的，还包括支撑结构，所述支撑结构为平板，所述支撑结构与所述鸟嘴结构对应设置，所述支撑结构与所述第一平板的侧面固定连接，所述支撑结构的第二下侧面与所述第一平板的第一下侧面平齐。
优选的，所述支撑结构与第一平板的厚度相同。
优选的，r/2R＝cos，β为第二圆弧CB的弧度。
优选的，β＝80°。此时，r/2R＝Cos＝0.174。
优选的，所述第一平板的厚度为25mm±0.1mm，R不小于25mm。常见斜探头最大晶片尺寸为13×13mm2，探头频率为2.5MHz，因此λ＝C/f＝/＝1.29mm。由于探头角度测量时，探头与反射孔之间声程须大于2倍探头近场区距离，可以避免近场区影响而造成的测量结果误差，所以必须N≥d2/(4×λ)＝132/(4×1.29)＝32.8mm。又因为圆弧形半径R一般是大于30mm，因此，间隙的矩形槽与半圆弧的中心间距为30mm，将满足探头角度测量误差最低要求。
优选的，所述鸟形试块的两个端面之间的距离为所述鸟形试块的厚度，所述鸟形试块的厚度为不小于25mm。本发明中，所述鸟形试块的厚度为25mm±0.1mm或50mm±0.1mm。其中，本发明中鸟形试块的两个端面均为平面。
优选的，所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面的相接线为所述鸟形试块的顶部，所述鸟形试块的顶部前后两侧均设置有矩形刻线。
优选的，所述矩形刻线的长度为10mm，深度为3mm。
优选的，所述第二圆弧形面和第一圆弧形面上均设置有角度刻线。角度刻线用于方便观察超声波探头移动角度。
有益效果：本发明显著提高了超声波斜入射缺陷的精确定位，大大提高了曲面锻件超声波周向斜入射检测的水平，同时可以与各种圆弧半径50mm差系列的鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本发明的鸟形对比试块标定的仪器比例，满足了仪器准确校准目的，更有利于曲面锻件的超声波缺陷定位探伤。
附图说明
图1为本发明鸟形试块的主视图；
图2为本发明鸟形试块的左视图；
图3为本发明鸟形试块的使用示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明的鸟形试块，包括鸟嘴结构1、1/4圆柱体2和第一平板3，
鸟嘴结构1的横截面包括依次首尾相接的第一圆弧AC、第二圆弧CB和第一线段BA，第二圆弧CB的圆心为A点，半径为r，第一圆弧AC的圆心为O点，半径为R，其中，R大于r，第一圆弧AC形成第一圆弧形面，第一线段BA形成第一平面；
1/4圆柱体2包括第二平面、第三平面和第二圆弧形面，第二圆弧形面的轴线通过O点，半径为R；
第一平板3包括第一上侧面；
第一平面和第一上侧面分别与第二平面和第三平面固定连接，第二圆弧形面与第一圆弧形面相接。
优选的，还包括支撑结构4，支撑结构4为平板，支撑结构4与鸟嘴结构1对应设置，支撑结构4与第一平板3的侧面固定连接，支撑结构4的第二下侧面与第一平板3的第一下侧面平齐。
优选的，支撑结构4与第一平板3的厚度相同。
优选的，r/2R＝cosβ，β为第二圆弧CB的弧度。
优选的，β＝80°。此时，r/2R＝Cos80°＝0.174。
优选的，第一平板3的厚度为25mm±0.1mm，R不小于25mm。常见斜探头最大晶片尺寸为13×13mm2，探头频率为2.5MHz，因此λ＝C/f＝3230×103/2.5×106＝1.29mm。由于探头角度测量时，探头与反射孔之间声程须大于2倍探头近场区距离，可以避免近场区影响而造成的测量结果误差，所以必须N≥d2/(4×λ)＝132/(4×1.29)＝32.8mm。又因为圆弧形半径R一般是大于30mm，因此，间隙的矩形槽与半圆弧的中心间距为30mm，将满足探头角度测量误差最低要求。
优选的，第二圆弧形面与第一圆弧形面的相接线为鸟形试块的顶部，鸟形试块的顶部前后两侧均设置有矩形刻线5。优选的，矩形刻线5的长度为10mm，深度为3mm。
优选的，鸟形试块的两个端面均为平面。优选的，鸟形试块的两个端面之间的距离为鸟形试块的厚度，鸟形试块的厚度为不小于25mm。本发明中，鸟形试块的厚度为25mm±0.1mm或50mm±0.1mm。
第二圆弧形面和第一圆弧形面上均设置有角度刻线。角度刻线用于方便观察超声波探头移动角度。
本发明中：
第一平板3与1/4圆柱体2相接的平面为第一上侧面；
第一平板3远离1/4圆柱体2的平面为第一下侧面；
第一上侧面和第一下侧面之间的距离为第一平板3的厚度；
1/4圆柱体2的两个端面均为平面，1/4圆柱体2的高度为鸟形试块的厚度；
鸟嘴结构1的两个端面均为平面，鸟嘴结构1的高度为鸟形试块的厚度；
第一平板3的两个侧表面之间的距离为鸟形试块的厚度，其中，两个侧表面分别与1/4圆柱体2的两个端面相接；
第二圆弧形面与第一圆弧形面的相接线为鸟形试块的顶部，顶部与第一平板3的第一下侧面之间的距离为鸟形试块的高度。
本发明显著提高了超声波斜入射缺陷的精确定位，大大提高了曲面锻件超声波周向斜入射检测的水平，同时可以与各种圆弧半径50mm差系列的鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本发明的鸟形对比试块标定的仪器比例，满足了仪器准确校准目的，更有利于曲面锻件的超声波缺陷定位探伤。
实施例1
曲面锻件入射点、角度、声速及零点标定对比试块称为鸟形试块，鸟形试块厚度等于2"(50mm)，宽度为R+0.83r，高度为R+30。鸟嘴结构由半径R和半径r组成,Cos(β)＝r/2R，其中R为大半径，r为小半径。按照r/2R＝Cos(80°)＝0.174进行设计，鸟嘴结构制作参数见下表1所示。1/4圆柱体的上表面和/或下表面的角度长刻线位置P的计算公式：P＝R×Sin(β)；其中β为20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°。角度短刻线位置P的计算方法同角度长刻线，短刻线分别为25°、35°、45°、55°、65°、75°，角度刻线位置P参数见下表2。
表1左侧的鸟嘴形状制作参数
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
R半径 50 100 150 200 250 300 350 400
r半径 17.4 34.8 52.2 69.6 87.0 104.4 121.8 139.2
表2半圆形侧面的角度刻线位置制作参数
Figure BDA0002252397190000061
Figure BDA0002252397190000071
备注：长度单位均为mm。
粗糙度Ra≤6.3um，原材料质保书，锻造工艺，热处理参数，加工尺寸检验记录等要齐全。试块参数见下表3。
表3对比试块制作参数
备注：制作要求，R，r—半圆形，公差±0.015"(0.38mm)；W—宽度，公差±0.030”(0.76mm)；H—高度，公差±0.030”(0.76mm)；P—角度位置线，公差±0.001”(0.25mm)；I—典型试块标识；4130＝典型合金标号；I＝入射点，A＝角度，V＝声速，Z＝零点；0118＝01.18"，金属半径，单位00.00"；BSB＝鸟形试块；四位：1575＝大外圆半径400mm。
对比试块材料：对比试块技术指标需符合GB/T 11259及ASTM E428标准要求。
发明原理：为了更好地确保空心类锻件周向方向斜入射超声波探伤水平、垂直、声程的精度定位，设计了一种鸟形试块，通过先校准探头入射点、角度，计算超声反射声程S1＝2r或30+R×cos(β)、S2＝r，再校准探头速度、零点的方法，达到了曲面锻件斜入射的检测精度定位。
本发明显著提高了超声波斜入射缺陷的精确定位，大大提高了曲面锻件超声波周向斜入射检测的水平，同时可以与各种圆弧半径50mm差系列的鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本发明的鸟形对比试块标定的仪器比例，满足了仪器准确校准目的，更有利于曲面锻件的超声波缺陷定位探伤。

Claims (10)

1.一种鸟形试块，其特征在于：包括鸟嘴结构(1)、1/4圆柱体(2)和第一平板(3)，
所述鸟嘴结构(1)的横截面包括依次首尾相接的第一圆弧AC、第二圆弧CB和第一线段BA，所述第二圆弧CB的圆心为A点，半径为r，所述第一圆弧AC的圆心为O点，半径为R，其中，R大于r，所述第一圆弧AC形成第一圆弧形面，所述第一线段BA形成第一平面；
所述1/4圆柱体(2)包括第二平面、第三平面和第二圆弧形面，所述第二圆弧形面的轴线通过所述O点，半径为R；
所述第一平板(3)包括第一上侧面；
所述第一平面和第一上侧面分别与所述第二平面和第三平面固定连接，所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面相接。
2.根据权利要求1所述的鸟形试块，其特征在于：还包括支撑结构(4)，所述支撑结构(4)为平板，所述支撑结构(4)与所述鸟嘴结构(1)对应设置，所述支撑结构(4)与所述第一平板(3)的侧面固定连接，所述支撑结构(4)的第二下侧面与所述第一平板(3)的第一下侧面平齐。
3.根据权利要求2所述的鸟形试块，其特征在于：所述支撑结构(4)与第一平板(3)的厚度相同。
4.根据权利要求1所述的鸟形试块，其特征在于：r/2R＝cos(β)，β为第二圆弧CB的弧度。
5.根据权利要求4所述的鸟形试块，其特征在于：β＝80°。
6.根据权利要求1所述的鸟形试块，其特征在于：所述第一平板(3)的厚度为25mm±0.1mm，R不小于25mm。
7.根据权利要求1所述的鸟形试块，其特征在于：所述鸟形试块的两个端面之间的距离为所述鸟形试块的厚度，所述鸟形试块的厚度为不小于25mm。
8.根据权利要求1所述的鸟形试块，其特征在于：所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面的相接线为所述鸟形试块的顶部，所述鸟形试块的前后两端的顶部均设置有矩形刻线(5)。
9.根据权利要求8所述的鸟形试块，其特征在于：所述矩形刻线(5)的长度为10mm，深度为3mm。
10.根据权利要求1所述的鸟形试块，其特征在于：所述第二圆弧形面和第一圆弧形面上均设置有角度刻线。
CN201911039256.2A 2019-10-29 2019-10-29 一种鸟形试块 Pending CN110763768A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911039256.2A CN110763768A (zh) 2019-10-29 2019-10-29 一种鸟形试块
PCT/CN2020/107057 WO2021082587A1 (zh) 2019-10-29 2020-08-05 一种鸟形试块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911039256.2A CN110763768A (zh) 2019-10-29 2019-10-29 一种鸟形试块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110763768A true CN110763768A (zh) 2020-02-07

Family

ID=69334857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911039256.2A Pending CN110763768A (zh) 2019-10-29 2019-10-29 一种鸟形试块

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110763768A (zh)
WO (1) WO2021082587A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021082587A1 (zh) * 2019-10-29 2021-05-06 南京迪威尔高端制造股份有限公司 一种鸟形试块
CN113138231A (zh) * 2021-04-13 2021-07-20 武汉理工大学 一种航空发动机机匣环锻件超声相控阵检测装置及方法
CN113418991A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 西安热工研究院有限公司 一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101644557A (zh) * 2009-07-28 2010-02-10 河北省电力研究院 超声波弧面斜探头参数测量方法
CN202453330U (zh) * 2011-12-13 2012-09-26 福建省电力有限公司电力科学研究院 管道超声波检测对比试块
CN202486106U (zh) * 2011-12-13 2012-10-10 福建省电力有限公司电力科学研究院 管道超声波检测一体化对比试块
CN103954695A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 南京迪威尔高端制造股份有限公司 一种脚跟试块
CN104297351A (zh) * 2014-10-29 2015-01-21 中广核检测技术有限公司 一种用于测量超声波斜探头折射角的试块及其测量方法
CN109781860A (zh) * 2018-10-31 2019-05-21 上海船舶工艺研究所(中国船舶工业集团公司第十一研究所) 一种对比试块及校准方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8521446B2 (en) * 2010-11-23 2013-08-27 Olympus Ndt Inc. System and method of conducting refraction angle verification for phased array probes using standard calibration blocks
CN205353011U (zh) * 2016-01-08 2016-06-29 北京中唐电工程咨询有限公司 一种用于薄壁弯管超声波探伤的探伤装置
CN110763768A (zh) * 2019-10-29 2020-02-07 南京迪威尔高端制造股份有限公司 一种鸟形试块
CN211122697U (zh) * 2019-10-29 2020-07-28 南京迪威尔高端制造股份有限公司 一种多功能鸟形试块

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101644557A (zh) * 2009-07-28 2010-02-10 河北省电力研究院 超声波弧面斜探头参数测量方法
CN202453330U (zh) * 2011-12-13 2012-09-26 福建省电力有限公司电力科学研究院 管道超声波检测对比试块
CN202486106U (zh) * 2011-12-13 2012-10-10 福建省电力有限公司电力科学研究院 管道超声波检测一体化对比试块
CN103954695A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 南京迪威尔高端制造股份有限公司 一种脚跟试块
CN104297351A (zh) * 2014-10-29 2015-01-21 中广核检测技术有限公司 一种用于测量超声波斜探头折射角的试块及其测量方法
CN109781860A (zh) * 2018-10-31 2019-05-21 上海船舶工艺研究所(中国船舶工业集团公司第十一研究所) 一种对比试块及校准方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张杨 等: "变厚度曲面构件超声检测灵敏度补偿", 《浙江大学学报(工学版)》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021082587A1 (zh) * 2019-10-29 2021-05-06 南京迪威尔高端制造股份有限公司 一种鸟形试块
CN113138231A (zh) * 2021-04-13 2021-07-20 武汉理工大学 一种航空发动机机匣环锻件超声相控阵检测装置及方法
CN113418991A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 西安热工研究院有限公司 一种用于管件周向缺陷检测入射点测定的对比试块及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021082587A1 (zh) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110763768A (zh) 一种鸟形试块
CN103954695B (zh) 一种脚跟试块
CN109374755B (zh) 不锈钢油管焊缝的超声波检测方法及标准试块
CN111537612B (zh) 一种奥氏体不锈钢小径管焊接接头相控阵检测及评定方法
CN111122702A (zh) 一种用于航空轴承套圈锻件内部缺陷的水浸超声检测方法
CN106124638B (zh) R角结构超声相控阵检测用曲面线阵探头的声场测量方法
CN108872400B (zh) 一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块
CN106501377B (zh) 一种采用超声相控阵检测r角结构缺陷尺寸的方法
JP2002048773A (ja) レール溶接部超音波探傷用校正試験片
CN211122697U (zh) 一种多功能鸟形试块
CN113311066A (zh) 汽轮机转子轮缘反t型叶根槽相控阵超声纵波检测方法
CN108982676A (zh) 一种凹形试块
US11366084B2 (en) Ultrasonic flaw detector test block
CN209014521U (zh) 凹形试块
CN109507302B (zh) 测定较薄板材焊缝缺陷的对比反射体试块及方法
CN209014522U (zh) 一种肚兜试块
CN112684014A (zh) 一种杯形试块
CN110763770A (zh) 一种鼓形试块
CN211148538U (zh) 一种新型弯月试块
CN111413412B (zh) 一种超声波探头折射角的测量方法
JPS58160805A (ja) 大口径鋼管の寸法、形状測定方法
CN111413413B (zh) 一种用于测量超声波探头折射角的试块
CN208860814U (zh) 一种小径管焊接接头相控阵超声检测用对比试块
CN211669137U (zh) 一种多功能鱼形试块
CN115684350B (zh) 一种金属辊子无损探伤方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination