CN110836926B - 一种空气导管电子束焊缝超声检测探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，包括编码器、探头和工装；工装设计呈车架型，上下支架上有四组共8个橡胶轮，端头内外各两组，外圆上橡胶轮和内圆的下橡胶轮设计在空气导管型面的倒角处，起到限位作用；在工装限位的状态下，相控阵探头对准正在准备焊缝内孔位置，探头的楔块设计呈凸型面，使之空气导管内孔型面易于耦合，探头固定在工装上，但装有弹簧，可以保证工装移动的过程中，探头耦合良好且移动顺畅，相控阵探头可以实现声束偏转，能最大程度避免入射面倒角和焊缝尾端椭圆形孔对声束的阻挡，而且相控阵成像面积大，检测图像直观易于判断；编码器设计在外圆，依据橡胶轮运动记录整套探头运动根轨迹，且可减少编码器及其导线与操作人员手部的干涉。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测超声检测技术领域，特别涉及一种空气导管电子束焊缝超声检测探头。
背景技术
空气导管是涡轮转子组件的重要组成部分，其前段和导管筒体采用带电子束焊接而成，其主要作用是对发动机内部空气进行导流，工作温度从前到后(发动机进气方向)逐渐升高，约300℃-450℃之间。由于工作温度较高，加之电子束焊工艺控制过程不佳，焊缝位置易产生裂纹等缺陷，直接影响飞机飞行安全。按设计要求空气导管电子束焊缝需进行超声检查，端面焊缝的结构复杂，焊缝高度约3mm，仅能从内孔入射，内孔直径仅116m，零件总高度超过900mm，现有的探头对于凸台焊缝表面不易耦合；另外空气导管端面焊缝外的椭圆形孔及内孔的倒角影响了超声波声束覆盖。没有适合检测的超声波探头，无法实现超声检测。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，具体技术方案如下：
一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，包括编码器、探头和工装；
所述编码器和探头固定在工装上；
工装包括手握扫查架、上支架和下支架，且手握扫查架呈L车架形；
所述上支架和下支架呈八字型，上支架两端设有安装胶轮的槽口，下车架两端设有安装轴，且中间开有安装槽；
所述上支架两端槽口均设有内外两个下橡胶轮，且两个下橡胶轮贴紧放置，将两个下橡胶轮通过轴插接在上支架的安装孔，上支架上的下橡胶轮卡在零件外圆型面的倒角处，起到限位作用；
所述下支架安装轴两端设有内外两个上橡胶轮，下支架上的上橡胶轮卡在零件内圆型面的倒角处，起到限位作用；
所述上支架通过连杆固定在手握扫查架一端；
所述下支架垂直固定在手握扫查架另一端；
安装上支架另一侧的手握扫查架上设有滚轮，螺杆穿过扫查架一端连接上支架，另一端设有滚轮，且螺杆连接在旋转架上，通过转动滚轮控制上支架上下移动，可对工件型面的松紧进行控制；
所述编码器安装在上支架一侧；
所述探头固定支架为一体成型，分为固定座和侧支架，所述探头安装在安装座上，探头的晶片部分与楔块的一端通过螺钉固定在一起，且楔块的另一端与工件直接接触；
所述侧支架背面设有滑道，安装座连接在滑道上，探头固定支架设置在下支架的安装槽内，通过螺钉将安装座固定在下支架上；
所述滑道通过拉簧保证工装在移动的过程中，探头耦合良好且移动顺畅。
所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其优选方案为所述楔块的材质为超声有机玻璃，且一端设计成与工件完全贴合的弧形面。
所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其优选方案为所述工装采用不锈钢，按空气导管端头形状设计，能横跨在端头，四组橡胶轮能够确保工装能稳定且顺利地沿空气导管圆周旋转。
所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其优选方案为所述探头为相控阵探头。
所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其优选方案为所述编码器的转轮外圆铰花与外圆橡胶轮紧密结合，可实现联动，准确机率整套探头的运动轨迹。
通过将工装横跨在空气导管端头，下支架的两组胶轮设置在端头内孔，上支架的两组胶轮设置在端头外侧，四组橡胶轮确保工装能稳定且顺利地沿空气导管圆周旋转，相控阵探头固定在工装中，并由弹簧实现探头在直径方向的微动，编码器的转轮外圆铰花与外圆橡胶轮紧密结合，可以实现联动，可准确记录整套探头的运动轨迹。检测过程中，操作人员手持工装支架，带动整套探头沿圆周实现整条电子束焊缝的超声检测，编码器实时记录扫查轨迹，超声检测图像即可实时记录在超声相控阵探伤仪中。
本发明的有益效果：本发明的技术方案通过空气导管电子束焊缝在制造和使用过程中易产生缺陷，采用研制的超声检测专用探头，可以使空气导管电子束焊缝出厂前检测以及使用过程中定期质量监控成可能，该专用相控阵探头结构简单，探头固定在工装中，可自由旋转，准确定位记录检测结果，可操作性强，检测结果可靠；该项技术的应用，可以定期监控焊缝质量，从而避免故障的发生，且该套探头仅需配备便携式相控阵超声探伤仪，成本较低，携带方便，可以使用各种检测环境，具有重大经济效益。
附图说明
图1为空气导管电子束焊缝超声检测探头示意图；
图2为空气导管电子束焊缝超声检测探头后侧视图；
图3为空气导管电子束焊缝超声检测探头主视图；
图4为工装示意图；
图5为检测空气导管示意图。
图中，1-编码器、2-探头、3-工装、4-手握扫查架、5-上支架、6-下支架、7-槽口、8-安装轴、9-下橡胶轮、10-上橡胶轮、11-滚轮、12-旋转架、13-探头固定支架、14-楔块、15-拉簧。
具体实施方式
根据图1-5所示，一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，包括编码器1、探头2和工装3；
所述编码器1和探头2固定在工装3上；
工装包括手握扫查架4、上支架5和下支架6，且手握扫查架4呈L车架形；
所述上支架5和下支架6呈八字型，上支架5两端设有安装胶轮的槽口7，下车架6两端设有安装轴8，且中间开有安装槽；
所述上支架5两端槽口均设有内外两个下橡胶轮9，且两个下橡胶轮9贴紧放置，将两个下橡胶轮9通过轴插接在上支架5的安装孔，上支架5上的下橡胶轮9卡在零件外圆型面的倒角处，起到限位作用；
所述下支架6安装轴8两端设有内外两个上橡胶轮10，下支架6上的上橡胶轮10卡在零件内圆型面的倒角处，起到限位作用；
所述上支架5通过连杆固定在手握扫查架4一端；
所述下支架6垂直固定在手握扫查架4另一端；
安装上支架5另一侧的手握扫查架4上设有滚轮11，螺杆穿过扫查架一端连接上支架5，另一端设有滚轮11，且螺杆连接在旋转架12上，通过转动滚轮11控制上支架5上下移动，可对工件型面的松紧进行控制；
所述编码器1安装在上支架5一侧；
所述探头固定支架13为一体成型，分为固定座和侧支架，所述探头2安装在安装座上，探头2的晶片部分与楔块14的一端通过螺钉固定在一起，且楔块14的另一端与工件直接接触；
所述侧支架背面设有滑道，安装座连接在滑道上，探头固定支架13设置在下支架6的安装槽内，通过螺钉将安装座固定在下支架6上；
所述滑道通过拉簧15保证工装在移动的过程中，探头2耦合良好且移动顺畅。
所述楔块14的材质为超声有机玻璃，且一端设计成与工件完全贴合的弧形面。
所述工装3采用不锈钢，按空气导管端头形状设计，能横跨在端头，四组橡胶轮能够确保工装能稳定且顺利地沿空气导管圆周旋转。
所述探头2为相控阵探头。
所述编码器1的转轮外圆铰花与外圆橡胶轮紧密结合，可实现联动，准确机率整套探头的运动轨迹。
通过将工装横跨在空气导管端头，下支架的两组胶轮设置在端头内孔，上支架的两组胶轮设置在端头外侧，四组橡胶轮确保工装能稳定且顺利地沿空气导管圆周旋转，相控阵探头固定在工装中，并由弹簧实现探头在直径方向的微动，编码器的转轮外圆铰花与外圆橡胶轮紧密结合，可以实现联动，可准确记录整套探头的运动轨迹。检测过程中，操作人员手持工装支架，带动整套探头沿圆周实现整条电子束焊缝的超声检测，编码器实时记录扫查轨迹，超声检测图像即可实时记录在超声相控阵探伤仪中。
Claims (5)
1.一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其特征在于，包括编码器、探头和工装；
所述编码器和探头固定在工装上；
工装包括手握扫查架、上支架和下支架，且手握扫查架呈L车架形；
所述上支架和下支架呈八字型，上支架两端设有安装胶轮的槽口，下车架两端设有安装轴，且中间开有安装槽；
所述上支架两端槽口均设有内外两个下橡胶轮，且两个下橡胶轮贴紧放置，将两个下橡胶轮通过轴插接在上支架的安装孔，上支架上的下橡胶轮卡在零件外圆型面的倒角处，起到限位作用；
所述下支架安装轴两端设有内外两个上橡胶轮，下支架上的上橡胶轮卡在零件内圆型面的倒角处，起到限位作用；
所述工装按空气导管端头形状设计，能横跨在端头，四组橡胶轮能够确保工装能稳定且顺利地沿空气导管圆周旋转；
所述上支架通过连杆固定在手握扫查架一端；
所述下支架垂直固定在手握扫查架另一端；
安装上支架另一侧的手握扫查架上设有滚轮，螺杆穿过扫查架一端连接上支架，另一端设有滚轮，且螺杆连接在旋转架上，通过转动滚轮控制上支架上下移动，可对工件型面的松紧进行控制；
所述编码器安装在上支架一侧；
所述探头固定支架为一体成型，分为固定座和侧支架，所述探头安装在安装座上，探头的晶片部分与楔块的一端通过螺钉固定在一起，且楔块的另一端设计成与工件完全贴合的弧形面；
所述侧支架背面设有滑道，安装座连接在滑道上，探头固定支架设置在下支架的安装槽内，通过螺钉将安装座固定在下支架上；
所述滑道通过拉簧保证工装在移动的过程中，探头耦合良好且移动顺畅。
2.根据权利要求1所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其特征在于，所述楔块的材质为超声有机玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其特征在于，所述工装的材质采用不锈钢。
4.根据权利要求1所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其特征在于，所述探头为相控阵探头。
5.根据权利要求1所述的一种空气导管电子束焊缝超声检测探头，其特征在于，所述编码器的转轮外圆铰花与外圆橡胶轮紧密结合，可实现联动，准确机率整套探头的运动轨迹。
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