CN207741879U - 一种超声波残余应力测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及超声波检测技术领域，尤其涉及一种超声波残余应力测试装置，包括楔块和垫片，垫片的上表面与楔块的底面粘贴，垫片的下表面与被测件粘贴，以在楔块的底面与被测件表面之间形成间隙，间隙内填充耦合剂，楔块上对应设置有超声波激发探头和超声波接收探头，超声波激发探头向间隙发出超声波，超声波接收探头接收由间隙内反射出的超声波。本实用新型在楔块的底面粘贴垫片，垫片再与被测件的表面粘接，使楔块与被测件之间形成一定的间隙，并在间隙中填充耦合剂，保证楔块和被测件之间具有一致的耦合压力和耦合层深度，降低在超声波在测试的过程中耦合压力和耦合层深度的不同而导致的测试误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波检测技术领域，尤其涉及一种超声波残余应力测试装置。
背景技术
随着我国工业的高速发展，大型桥梁结构、石油管道、铁路列车、重型机械等都使用了大量的焊接结构，残余应力对结构的疲劳寿命、应力腐蚀开裂、结构变形、尺寸精度下降等具有重要影响。焊接过程中不均匀的温度场很有可能产生较高的残余应力值，焊接残余应力作为焊接结构安全可靠性评定的一个重要因素，对其状态分布进行准确测试用于指导安全生产、预防安全事故产生等都具有重要意义。对残余应力状态的无损检测，也一直是这一领域的研究重点，超声波法残余应力测试相对发展时间较短，但由于其具有较为成熟的测试理论，无类似X射线法的辐射威胁，以及极高的测试速度与相对较低的硬件成本，近些年得到了快速发展。
但超声波测试精度受到多种因素的影响，耦合压力与耦合层厚度都是影响超声波残余应力测试精度的重要因素。目前常用的做法是先在待测工件表面涂上耦合剂，通过手扶的方式将有机玻璃楔块扶持在测试工件上，而这样的方法很难保证每次测试的耦合压力，以及有机玻璃楔块与待测工件间耦合层厚度的一致性，从而产生由于耦合状态差异性而差生的测试偏差。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是解决现有的超声波残余应力测试装置难以保证有机玻璃楔块与待测工件间耦合层厚度的一致性的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超声波残余应力测试装置，包括楔块和垫片，所述垫片的上表面与所述楔块的底面粘接，所述垫片的下表面与被测件粘接，以在所述楔块的底面与所述被测件表面之间形成间隙，所述间隙内填充耦合剂，所述楔块上对应设置有超声波激发探头和超声波接收探头，所述超声波激发探头向所述间隙发出超声波，所述超声波接收探头接收由所述间隙内反射出的超声波。
其中，所述垫片包括两个条形的子垫片，两个所述子垫片平行设置，且两个所述子垫片之间的空间与所述楔块和所述被测件形成所述间隙，所述超声波激发探头发出的超声波的入射路径与所述超声波接收探头接收的超声波反射路径均位于所述间隙内侧。
其中，所述垫片由金属制成。
其中，所述楔块由有机玻璃制成。
其中，所述垫片与所述楔块和所述被测件均通过防水双面胶粘接。
其中，还包括耦合剂槽，所述楔块、垫片和所述被测件均位于所述耦合剂槽内，所述耦合剂槽中装有所述耦合剂，且所述耦合剂的液面高于所述被测件表面。
其中，所述耦合剂的液面低于所述超声波激发探头和所述超声波接收探头。
其中，所述耦合剂为水、甘油或蜂蜜。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型超声波残余应力测试装置，在楔块的底面粘贴垫片，垫片再与被测件的表面粘接，使楔块与被测件之间形成一定的间隙，并在间隙中填充耦合剂，超声波激发探头发出的超声波穿过楔块进入间隙中的耦合剂中到达被测件表面，反射后通过间隙中的耦合剂进入楔块达到超声波接收探头，垫片保证楔块和被测件之间具有一致的耦合压力和耦合层深度，降低在超声波测试的过程中耦合压力和耦合层深度的不同而导致的测试误差。本实用新型结构简单，操作难度较低，制造成本低，超声波残余应力测试过程中的耦合压力和耦合层深度效果明显。
除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例超声波残余应力测试装置的俯视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图。
图中：1：楔块；2：垫片；3：被测件；4：间隙；5：耦合剂；6：超声波激发探头；7：超声波接收探头；8：防水双面胶；9：耦合剂槽；21：子垫片。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供的超声波残余应力测试装置，包括楔块1和垫片2，垫片2的上表面与楔块1的底面粘接，垫片2的下表面与被测件3粘接，以在楔块1的底面与被测件3表面之间形成间隙4，间隙4内填充耦合剂5，楔块1上对应设置有超声波激发探头6和超声波接收探头7，超声波激发探头6向间隙4发出超声波，超声波接收探头7接收由间隙4内反射出的超声波。
本实用新型超声波残余应力测试装置，在楔块的底面粘贴垫片，垫片再与被测件的表面粘接，使楔块与被测件之间形成一定的间隙，并在间隙中填充耦合剂，超声波激发探头发出的超声波穿过楔块进入间隙中的耦合剂中到达被测件表面，反射后通过间隙中的耦合剂进入楔块达到超声波接收探头，垫片保证楔块和被测件之间具有一致的耦合压力和耦合层深度，降低在超声波测试的过程中耦合压力和耦合层深度的不同而导致的测试误差。本实用新型结构简单，操作难度较低，制造成本低，超声波残余应力测试过程中的耦合压力和耦合层深度效果明显。
其中，垫片2包括两个条形的子垫片21，两个子垫片21平行设置，且两个子垫片21之间的空间与楔块1和被测件3形成间隙4，超声波激发探头6发出的超声波的入射路径与超声波接收探头7接收的超声波反射路径均位于间隙4内侧。条状子垫片粘贴于楔块的底面，两个子垫片相距一定距离平行设置，两个子垫片之间为间隙形成空间。垫片不处于超声波传播的路径上，从而避免超声波的传播路径长度以及折射角受到影响，造成更大的误差。
其中，垫片2由金属制成。楔块1由有机玻璃制成。垫片为硬质金属片，可以为多种材质，如铝合金、钢等。将有机玻璃楔块与垫片粘贴时，硬质金属片不容易产生变形，从而能够保证有机玻璃楔块和被测件之间具有一致的间隙，较好的韧性也可以根据测试工件的形状产生相配合的变形，对具有一定弧度的被测件进行有效的耦合，扩大本实用新型的测试耦合范围，不仅适用于平面状态的超声波残余应力测试，也可以使用与具有一定曲面弧度的管道类待测工件的超声波残余应力测试耦合。
其中，垫片2与楔块1和被测件3均通过防水双面胶8粘接。垫片的两面均粘有防水双面胶，一面用于粘接在被测件表面，另一面用于粘接楔块的底面。防水双面胶有利于防止耦合剂进入粘接部位，造成粘贴不牢松动变形的现象。
其中，本实用新型超声波残余应力测试装置还包括耦合剂槽9，楔块1、垫片2和被测件3均位于耦合剂槽9内，耦合剂槽9中装有耦合剂5，且耦合剂5的液面高于被测件3表面。将被测件通过粘有双面胶的垫片与楔块粘合后的整体放置有耦合剂槽中，向耦合剂槽中注入耦合剂，且保证耦合剂液面高度高于被测件的表面，以使耦合剂进入两个子垫片之间的间隙，从而形成稳定的耦合深度。
其中，耦合剂5的液面低于超声波激发探头6和超声波接收探头7。针对非防水类探头，耦合剂液面的高度不能超过楔块上探头高度。耦合剂如接触到不具备防水性能的超声波探头，有可能损坏超声波探头，所以耦合剂槽中耦合剂的深度仅需超过楔块和被测件表面间空隙的高度即可，尽量少的使用耦合剂也可以一定程度的降低耦合成本，尤其在使用非水耦合剂时。
其中，耦合剂5为水、甘油或蜂蜜。注入耦合剂槽中的耦合剂可以有多种，包括水、蜂蜜、甘油等，优先选择水作耦合剂。使用超声波探头有时需要使用不同的耦合剂，使用多种耦合剂可以保证该装置使用的广泛性，优先使用水做耦合剂可以较高程度的降低该装置的使用成本。
综上所述，本实用新型超声波残余应力测试装置，在楔块的底面粘贴垫片，垫片再与被测件的表面粘接，使楔块与被测件之间形成一定的间隙，并在间隙中填充耦合剂，超声波激发探头发出的超声波穿过楔块进入间隙中的耦合剂中到达被测件表面，反射后通过间隙中的耦合剂进入楔块达到超声波接收探头，垫片保证楔块和被测件之间具有一致的耦合压力和耦合层深度，降低在超声波测试的过程中耦合压力和耦合层深度的不同而导致的测试误差。本实用新型结构简单，操作难度较低，制造成本低，超声波残余应力测试过程中的耦合压力和耦合层深度效果明显。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种超声波残余应力测试装置，其特征在于：包括楔块和垫片，所述垫片的上表面与所述楔块的底面粘接，所述垫片的下表面与被测件粘接，以在所述楔块的底面与所述被测件表面之间形成间隙，所述间隙内填充耦合剂，所述楔块上对应设置有超声波激发探头和超声波接收探头，所述超声波激发探头向所述间隙发出超声波，所述超声波接收探头接收由所述间隙内反射出的超声波。
2.根据权利要求1所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：所述垫片包括两个条形的子垫片，两个所述子垫片平行设置，且两个所述子垫片之间的空间与所述楔块和所述被测件形成所述间隙，所述超声波激发探头发出的超声波的入射路径与所述超声波接收探头接收的超声波反射路径均位于所述间隙内侧。
3.根据权利要求1所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：所述垫片由金属制成。
4.根据权利要求1所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：所述楔块由有机玻璃制成。
5.根据权利要求1所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：所述垫片与所述楔块和所述被测件均通过防水双面胶粘接。
6.根据权利要求2所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：还包括耦合剂槽，所述楔块、垫片和所述被测件均位于所述耦合剂槽内，所述耦合剂槽中装有所述耦合剂，且所述耦合剂的液面高于所述被测件表面。
7.根据权利要求6所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：所述耦合剂的液面低于所述超声波激发探头和所述超声波接收探头。
8.根据权利要求1所述的超声波残余应力测试装置，其特征在于：所述耦合剂为水、甘油或蜂蜜。
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| CN201820053331.5U CN207741879U (zh) | 2018-01-12 | 2018-01-12 | 一种超声波残余应力测试装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111811707A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-23 | 北京理工大学 | 一种基于磁流体耦合的旋转构件超声测试装置及测试方法 |
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| US11680858B2 (en) | 2020-07-23 | 2023-06-20 | Bejing Institute Of Technology | Device and method for ultrasonic detecting of rotating member based on magnetic fluid coupling |
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