CN206788118U - 用于高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头，利用裂纹的端角反射原理，可以实现在不拆卸螺栓、不对螺栓产生腐蚀的情况下，对在役的带中心孔的高温镍基合金螺栓进行外表面缺陷超声波检测，包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封；通过设定楔块圆锥型空腔母线与圆柱形侧壁的夹角，产生相对于水平方向夹角为35°‑55°的超声波折射横波，从楔块的圆柱面呈辐射状发出，实现整个圆周的检测。
Description
技术领域
本实用新型属于无损检测领域，特别涉及一种用于高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头。
背景技术
目前，公知的带有中心孔的高温镍基合金螺栓的检测主要方法是将螺栓拆下，利用常规的渗透的方式做表面检测，内部缺陷用常规的超声检测。
上述方法主要存在以下缺点：
1.需要拆卸螺栓，拆卸时受力不均匀，会对螺栓产生非常大的损坏，使得螺栓的寿命缩短；
2.采用渗透方式做表面检测，渗透液里面含有的氯离子会对镍基螺栓产生腐蚀；
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头，在不拆卸螺栓的情况下，利用探头插入中心孔内即可对螺栓的外表面裂纹进行检测。
为此，本实用新型采用的技术方案如下：
一种用于高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头，包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封；所述的圆锥形空腔与圆柱形楔块侧壁的夹角使该超声波探头产生相对于水平方向夹角为35°～55°的超声波折射横波，从圆柱形楔块的圆柱面呈辐射状向外发出。
阻尼块的作用是抑制圆形压电晶片背部产生的声波；压电晶片的作用是利用材料的压电效应产生超声纵波；圆锥形空腔的作用是实现声波的偏转。
优选地，超声波折射横波相对于水平方向的夹角为45°。
优选地，楔块材料选择有机玻璃，圆锥形空腔与圆柱形楔块侧壁的夹角为26.65°。
本实用新型的有益效果是：可以实现在不拆卸螺栓、不对螺栓产生腐蚀的情况下，对在役的带中心孔的高温镍基合金螺栓进行外表面缺陷超声波检测。
附图说明
图1是本实用新型的超声波探头的立体结构示意图；
图2是本实用新型的超声波探头的纵向剖面结构示意图；
图3是本实用新型的声波传播原理图。
其中:1.阻尼块、2.压电晶片、3.楔块、4.封口垫、5. 圆锥形空腔、6.超声波纵波、7.反射纵波、8.折射横波、9.导线
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的超声波探头的具体结构进行详细说明。
如图1、2所示，一种用于高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头，包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块1、压电晶片2和圆柱形楔块3，导线9从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔5，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封4。
圆柱形阻尼块1的作用是抑制压电晶片背部产生的声波，压电晶片2的作用是利用材料的压电效应产生超声纵波，圆锥形空腔5的作用是实现声波的偏转，纵波由圆柱形楔块进入到螺栓工件，在楔块与螺栓工件的界面时，一方面会产生波形变换，另一方面也会产生方向的改变，产生检测需要的超声横波，从圆柱形楔块的圆柱面呈辐射状向外发出。
图3中，圆柱形楔块材质以有机玻璃为例，圆锥形空腔与圆柱形楔块侧壁的夹角σ＝26.65°，超声波纵波6从压电晶片2中发出，经过圆柱形楔块3 与圆锥形空腔5的界面进行反射、产生反射纵波7，入射角α＝反射角β＝63.35°，反射纵波相对于水平方向夹角γ＝36.7°，反射纵波遇到有机玻璃和螺栓工件的界面产生相对于水平方向夹角δ＝45°的折射横波8。
利用裂纹的端角反射原理，45°的超声波横波对于裂纹的端角反射灵敏度是最高的，通过调整圆锥形中心孔的角度，使得在楔块的圆柱形外表面产生相当于45°的超声横波，对螺栓的外表面进行超声波检测。
楔块材质为有机玻璃，产生相对于水平方向夹角为45°的超声波折射横波时，圆锥形空腔与圆柱形楔块侧壁夹角的推算过程如下：
由反射折射定律可以得到sinα/C1＝sinβ/C1，sinγ/C1＝sinδ/C2， C1为纵波在有机玻璃中的声速、C2为横波在高温镍基合金中的声速， C1＝2730m/s，C2＝3230m/s，δ＝45°，所以γ＝36.7°，α＝63.25，σ＝26.65°。
这时圆柱形楔块中的超声反射纵波相对于水平方向角度γ＝36.7°，在楔块和钢的界面第一临界角为27.5°，所以大于第一临界角，不会产生纵波。
Claims (3)
1.一种用于高温镍基合金螺栓外部缺陷检测的超声波探头，其特征在于：包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封；所述的圆锥形空腔与圆柱形楔块侧壁的夹角使该超声波探头产生相对于水平方向夹角为35°～55°的超声波折射横波，从圆柱形楔块的圆柱面呈辐射状向外发出。
2.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：所述的超声波折射横波相对于水平方向的夹角为45°。
3.如权利要求2所述的超声波探头，其特征在于：所述圆锥形空腔与圆柱形楔块侧壁的夹角为26.65°。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108536318A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-14 | 昆山中骏博研互联网科技有限公司 | 一种基于声波和光电的倾斜自动校正的笔迹同步技术 |
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2017
- 2017-10-27 CN CN201720272056.1U patent/CN206788118U/zh active Active
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