CN211122697U - 一种多功能鸟形试块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能鸟形试块，包括鸟嘴结构、1/4圆柱体和第一平板，鸟嘴结构和第一平板分别与1/4圆柱体的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。第一平板的侧面设置有支撑结构，多功能鸟形试块的前端的顶部设置有矩形刻线。本实用新型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差系列的多功能鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本实用新型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

一种多功能鸟形试块

技术领域

本实用新型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，具体涉及一种多功能鸟形试块。

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。而多功能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。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型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、声速及零点标定的多功能鸟形试块。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的多功能鸟形试块采用如下技术方案：

一种多功能鸟形试块，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；

所述第一平板的侧面设置有支撑结构，所述支撑结构与所述第一平板固定连接；

所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面的相接线为多功能鸟形试块的顶部，多功能鸟形试块的前端的顶部设置有矩形刻线。

优选的，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，所述多功能鸟形试块的两个端面之间的距离为所述多功能鸟形试块的厚度，所述多功能鸟形试块的厚度为不小于25mm。本实用新型中，所述多功能鸟形试块的厚度为25mm±0.1mm或50mm±0.1mm。其中，本实用新型中多功能鸟形试块的两个端面均为平面。

优选的，多功能鸟形试块的后端的顶部设置有矩形刻线。

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：本实用新型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差系列的多功能鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本实用新型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为本实用新型多功能鸟形试块的主视图；

图2为本实用新型多功能鸟形试块的左视图；

图3为本实用新型多功能鸟形试块的使用示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。

请参阅图1-3，本实用新型的多功能鸟形试块，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；

第一平板3的侧面设置有支撑结构4，支撑结构4与第一平板3固定连接；

第二圆弧形面与第一圆弧形面的相接线为多功能鸟形试块的顶部，多功能鸟形试块的前端的顶部设置有矩形刻线5。

优选的，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，多功能鸟形试块的后端的顶部设置有矩形刻线5。优选的，矩形刻线5的长度为10mm，深度为3mm。

优选的，多功能鸟形试块的两个端面均为平面。优选的，多功能鸟形试块的两个端面之间的距离为多功能鸟形试块的厚度，多功能鸟形试块的厚度为不小于25mm。本实用新型中，多功能鸟形试块的厚度为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。

本实用新型中：

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的高度为多功能鸟形试块的厚度；

鸟嘴结构1的两个端面均为平面，鸟嘴结构1的高度为多功能鸟形试块的厚度；

第一平板3的两个侧表面之间的距离为多功能鸟形试块的厚度，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多功能鸟形试块的顶部，顶部与第一平板3的第一下侧面之间的距离为多功能鸟形试块的高度。

本实用新型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差系列的多功能鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本实用新型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多功能鸟形试块，多功能鸟形试块厚度等于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

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＝多功能鸟形试块；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。

实用新型原理：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，设计了一种多功能鸟形试块，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。

本实用新型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差系列的多功能鸟形试块相配合，实现空心锻件纵向缺陷的超声波探伤的准确定位。利用本实用新型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)

1.一种多功能鸟形试块，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；

所述第一平板(3)的侧面设置有支撑结构(4)，所述支撑结构(4)与所述第一平板(3)固定连接；

所述第二圆弧形面与所述第一圆弧形面的相接线为多功能鸟形试块的顶部，多功能鸟形试块的前端的顶部设置有矩形刻线(5)。

2.根据权利要求1所述的多功能鸟形试块，其特征在于：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所述的多功能鸟形试块，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所述的多功能鸟形试块，其特征在于：r/2R＝cosβ，β为第二圆弧CB的弧度。

5.根据权利要求4所述的多功能鸟形试块，其特征在于：β＝80°。

6.根据权利要求1所述的多功能鸟形试块，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所述的多功能鸟形试块，其特征在于：多功能鸟形试块的两个端面之间的距离为所述多功能鸟形试块的厚度，所述多功能鸟形试块的厚度为不小于25mm。

8.根据权利要求1所述的多功能鸟形试块，其特征在于：多功能鸟形试块的后端的顶部设置有矩形刻线(5)。

9.根据权利要求8所述的多功能鸟形试块，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所述的多功能鸟形试块，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。

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