CN214278011U - 超声相控阵t型焊接接头检测自动扫查装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，包括T型焊接接头和自动扫查结构。自动扫查结构包括多个磁性导轨支架，多个磁性导轨支架吸附在翼板一侧的腹板上，并沿翼板的方向分段布置，在磁性导轨支架上架设有滑动导轨，滑动导轨沿翼板的方向布置；在滑动导轨上滑动连接有可调弹簧连杆，可调弹簧连杆朝向翼板的一侧连接有超声相控阵探头，可调弹簧连杆的前方设置有牵引车，牵引车通过连接杆与可调弹簧连杆相连，牵引车带动可调弹簧连杆及超声相控阵探头向前移动。本实用新型适用不同厚度材料，不同宽度检测区域的检测，适用大小不同的相控阵探头，可用于T型焊接接头部位的检测，适用于各种铁磁性金属的自动扫查。

Description

超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置

技术领域

本实用新型涉及超声检测技术领域，具体涉及超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置。

背景技术

超声波相控阵和常规超声波检测得原理相似，都是基于脉冲反射法的原理。超声相控阵相对常规超声波优点主要包括以下几个方面：

相控阵采用S扫，即同时可以拥有许多角度的超声波，就相当于拥有多种角度的探头同时工作，所以相控阵无需锯齿扫查，只需在距被检焊缝一定距离沿焊缝走向扫查一次即可完成对焊缝的全部检测，检测效率更高。适用于自动化生产和批量生产。

相控阵可以拥有聚焦功能，而常规超声波一般没有(除了聚焦探头外)，所以相控阵检测的灵敏度和分辨率都比常规超声检测高。

相控阵检测可以同时拥有B扫、D扫、S扫和C扫描，可以通过建模，建立一个三维立体图形，缺陷显示非常直观，哪怕不懂NDT的人都能看明白，而常规超声波只能通过波形来分辨缺陷。

超声相控阵可以检测复杂工件，比如可以检测涡轮叶片的叶根，常规超声波检测因为探头声束角度单一，存在很大的盲区，造成漏检。而相控阵可以快速，直观的检测。超声相控阵可对检测过程记录，实现了检测的追溯性，而常规超声只能靠人为判断波形对检测结果定论。

正因为上述优势，超声相控阵技术在无损检测工程中应用的越来越广泛。

目前，市场上可见平板对接焊缝、管道对接焊缝的超声相控阵检测自动扫查装置，这大大提高了检测精度和检测效率；但是，未见针对于T型焊接接头的超声相控阵自动扫查装置；另外，对工件进行超声相控阵检测时，探头要放置平稳，对探头施加的压力要适当且恒定，以保证探头与试件之间存在接触良好且厚度均衡的耦合剂，以提高测量精度。

因此，有必要开发超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，有助于实现T型焊接接头相控阵探头自动化扫查，且实现对探头施加恒定的压力，保证耦合条件不发生巨变，以提高检测精度和检测效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种结构简单，使用方便的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，有助于实现T型焊接接头相控阵探头自动化扫查，且实现对探头施加恒定的压力，提高检测精度和检测效率。

本实用新型采用以下的技术方案：

超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，包括腹板和翼板焊接组成的T型焊接接头，在T型焊接接头上设置有自动扫查结构；

所述自动扫查结构包括多个磁性导轨支架，多个磁性导轨支架吸附在翼板一侧的腹板上，并沿翼板的方向分段布置，在磁性导轨支架上架设有滑动导轨，滑动导轨沿翼板的方向布置；在滑动导轨上滑动连接有可调弹簧连杆，可调弹簧连杆朝向翼板的一侧连接有超声相控阵探头，可调弹簧连杆的前方设置有牵引车，牵引车通过连接杆与可调弹簧连杆相连，牵引车在腹板上移动带动可调弹簧连杆及超声相控阵探头向前移动。

优选地，所述翼板通过焊接板垂直焊接在腹板上。

优选地，所述磁性导轨支架包括中间柱体，中间柱体的前端设置有可旋转的永磁铁，中间柱体的左右两侧分别固定有一块硅钢体导磁体，两块硅钢体导磁体间设置有无磁性材料板，无磁性材料板将两块硅钢体导磁体隔断。

优选地，所述永磁铁上设置有旋转手柄。

优选地，所述无磁性材料板为奥氏体不锈钢板。

优选地，所述永磁铁旋转到水平位置，永磁铁的两极正对两块硅钢体导磁体时，两块硅钢体导磁体有磁性；永磁铁旋转到竖直位置，永磁铁的两极正对无磁性材料板时，两块硅钢体导磁体无磁性。

优选地，所述滑动导轨是由铁磁性材料制成的。

优选地，所述滑动导轨有多段，每段滑动导轨吸附架设在两个磁性导轨支架上。

优选地，所述可调弹簧连杆包括弹簧杆，弹簧杆的顶部设置有可调弹簧连杆滑轮，可调弹簧连杆滑轮能在滑动导轨上滑动，弹簧杆的上部设置有调整螺母，调整螺母能调节弹簧杆的长度，弹簧杆的下部设置有探头卡块，探头卡块与超声相控阵探头连接。

优选地，所述牵引车通过滑轮杆滑动连接在滑动导轨上，滑轮杆的一端连接在牵引车的侧部，滑轮杆的另一端设置有滑轮杆滑轮，滑轮杆滑轮滑动连接在滑动导轨上。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型设计了超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，适用不同厚度材料，不同宽度检测区域的检测；适用大小不同的相控阵探头；可用于T型焊接接头部位的检测；适用于各种铁磁性金属的自动扫查。

本实用新型提供的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，磁性导轨支架及滑动导轨铺设于腹板部件上，可调弹簧连杆用于连接超声相控阵探头及滑动导轨，实现了超声相控阵探头按照预设的耦合压力及轨迹在翼板部件上移动，避免超声相控阵探头发生耦合巨变及扫查偏差，实现T型焊接接头相控阵探头标准化扫查，且实现了对探头施加恒定的压力，提高了检测的精度。此外，该装置还通过增加牵引车，有牵引车带动可调弹簧连杆及超声相控阵探头移动，从而实现T型焊接接头相控阵探头自动化扫查。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置正视图。

图2为超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置左视图。

图3为超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置工作示意图。

图4为可调弹簧连杆示意图。

图5为滑动轨道示意图。

图6为磁性导轨支架有磁性时的示意图。

图7为磁性导轨支架无磁性时的示意图。

其中，1、翼板；2、腹板；3、焊接板；4、超声相控阵探头；5、可调弹簧连杆；6、滑动导轨；7、磁性导轨支架；8、连接杆；9、滑轮杆；10、牵引车；

51、弹簧杆；52、可调弹簧连杆滑轮；53、调整螺母；54、探头卡块；

61、基体；62、轨道；

71、中间柱体；72、永磁铁；73、硅钢体导磁体；74、无磁性材料板；75、旋转手柄。

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作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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

结合图1至图7，超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，包括腹板2和翼板1焊接组成的T型焊接接头，在T型焊接接头上设置有自动扫查结构。

具体的，翼板1通过焊接板3垂直焊接在腹板2上。

自动扫查结构包括多个磁性导轨支架7，多个磁性导轨支架吸附在翼板一侧的腹板上，并沿翼板的方向分段布置，在磁性导轨支架上架设有滑动导轨6，滑动导轨沿翼板的方向布置。

在滑动导轨上滑动连接有可调弹簧连杆5，可调弹簧连杆朝向翼板的一侧连接有超声相控阵探头4，可调弹簧连杆的前方设置有牵引车10，牵引车通过连接杆8与可调弹簧连杆相连，牵引车在腹板上移动带动可调弹簧连杆及超声相控阵探头向前移动。

下面对自动扫查结构各个部件进行详细的描述。

磁性导轨支架作用是实现固定支撑滑动导轨，实现与腹板紧密吸附固定连接。

磁性导轨支架包括中间柱体71，中间柱体的前端设置有可旋转的永磁铁72，中间柱体的左右两侧分别固定有一块硅钢体导磁体73，两块硅钢体导磁体间设置有无磁性材料板74，无磁性材料板将两块硅钢体导磁体隔断。

进一步的，永磁铁72上设置有旋转手柄75，便于永磁铁的转动。

本实施例中，无磁性材料板为奥氏体不锈钢板。

如图6，永磁铁旋转到水平位置，即永磁铁的两极正对两块硅钢体导磁体时，磁力线从N极到硅钢体导磁体到被检工件到另一块硅钢体导磁体到S极，形成磁力线闭合，两块硅钢体导磁体有磁性。整个磁性导轨支架就可以紧密吸附在腹板，滑动导轨是由铁磁性材料制成的，滑动导轨也可以紧密吸附架设在磁性导轨支架上。

如图7，永磁铁旋转到竖直位置，即永磁铁的两极正对无磁性材料板时，磁力线分别在两块硅钢体导磁体中自我封闭形成环路，此时没有磁力线通过硅钢体导磁体，两块硅钢体导磁体无磁性，可以实现磁性导轨支架与腹板的分离，滑动导轨与磁性导轨支架的分离。

磁性导轨支架有以下特性：

1)硅钢体导磁体的可磁化和可退磁的特性。

2)永磁铁的中间磁场极弱而两端磁场极强的特性。

3)奥氏体不锈钢等无磁性材料作为隔断物以控制磁力线路径。

本实用新型的磁性导轨支架，通过旋钮永磁铁可以控制磁吸附力施加与切断，以实现滑动导轨的铺设和拆卸。

滑动导轨经磁性导轨支架固定铺设于腹板，且与腹板上的翼板为等距设置，确保超声相控阵探头在牵引车的带动下，保持恒定的定位距离沿着滑动轨道扫查T型焊接接头。

具体的，滑动导轨包括基体61和轨道62组成。滑动导轨的基体通过磁性导轨支架固定支撑，实现与腹板刚性连接。可调弹簧连杆滑轮与下述的滑轮杆滑轮镶嵌在轨道内，并只能沿轨道铺设方向滑动，起到导向限位的作用。

可调弹簧连杆作用是垂直方向实现滑动导轨对超声相控阵探头施加适当且恒定的压力，水平方向实现牵引车与超声相控阵探头的刚性连接。

可调弹簧连杆包括弹簧杆51，弹簧杆的顶部设置有可调弹簧连杆滑轮52，可调弹簧连杆滑轮能在滑动导轨上滑动，弹簧杆的上部设置有调整螺母53，调整螺母能调节弹簧杆的长度，弹簧杆的下部设置有探头卡块54，探头卡块与超声相控阵探头连接。

通过调节调整螺母，实现线性调节弹簧杆的长度，进而可线性调整可调弹簧连杆的弹簧压力，保持在超声相控阵探头上施加20～30N的固定压力。探头卡块可实现对不同规格尺寸的超声相控阵探头的卡紧功能。

牵引车10通过滑轮杆9滑动连接在滑动导轨上，滑轮杆的一端连接在牵引车的侧部，滑轮杆的另一端设置有滑轮杆滑轮，滑轮杆滑轮滑动连接在滑动导轨上。

通过设置牵引车提高检测的自动化程度，从而实现T型焊接接头相控阵探头自动化扫查。牵引车通过连接杆连接于探头卡块。通过滑轮杆与滑动轨道可滑动配合的牵引车，牵引车连接于探头卡块，牵引车基于滑动轨道的导向，牵引超声相控阵探头沿着滑动轨道移动，实现超声波相控阵探头自动化扫查T型焊接接头，从而提升本装置的自动化程度。采用牵引车提供驱动动力，结构简单，而且牵引速度便于调节。连接杆与探头卡块为刚性连接，避免出现牵引松动，保证牵引的稳定性。牵引车采用电机驱动，由电池供电，避免工作接线的麻烦；牵引车车轮采用摩擦系数较大的材料制作，尽量减少与材料接触的滑动；牵引车可前进、后退，由车上的按钮控制；牵引车的速度可调，可快可慢，由其控制探头的移动速度，检测时保证探头移动速度不超过150mm/s。连接杆用于连接牵引车和探头卡块，探头卡块与探头卡块为刚性连接，不可产生位移。此外，牵引车电动机功率大于该装置移动之间产生的阻力。

该装置的工作过程大致为：

根据翼板1的厚度按照相关要求选择适当的超声相控阵探头4，选择相应的相控阵聚焦法则，计算探头前沿与所测部位的距离，并对探头移动区域进打磨处理。将自动扫查装置固定于相应位置，将探头固定在探头卡块内，调整可调弹簧连杆的位置，调整可调弹簧连杆的弹簧压力，保持在探头上施加20～30N的固定压力。开动牵引车，调整电动机的转动速度，检测时保证探头移动速度不超过150mm/s并且保证速度恒定。

实施例2

结合图1至图7，超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，包括腹板2和翼板1焊接组成的T型焊接接头，在T型焊接接头上设置有自动扫查结构。

具体的，翼板1通过焊接板3垂直焊接在腹板2上。

自动扫查结构包括多个磁性导轨支架7，多个磁性导轨支架吸附在翼板一侧的腹板上，并沿翼板的方向分段布置，在磁性导轨支架上架设有滑动导轨6，滑动导轨沿翼板的方向布置。

在滑动导轨上滑动连接有可调弹簧连杆5，可调弹簧连杆朝向翼板的一侧连接有超声相控阵探头4，可调弹簧连杆的前方设置有牵引车10，牵引车通过连接杆8与可调弹簧连杆相连，牵引车在腹板上移动带动可调弹簧连杆及超声相控阵探头向前移动。

下面对自动扫查结构各个部件进行详细的描述。

磁性导轨支架作用是实现固定支撑滑动导轨，实现与腹板紧密吸附固定连接。

磁性导轨支架包括中间柱体71，中间柱体的前端设置有可旋转的永磁铁72，中间柱体的左右两侧分别固定有一块硅钢体导磁体73，两块硅钢体导磁体间设置有无磁性材料板74，无磁性材料板将两块硅钢体导磁体隔断。

进一步的，永磁铁72上设置有旋转手柄75，便于永磁铁的转动。

本实施例中，无磁性材料板为奥氏体不锈钢板。

如图6，永磁铁旋转到水平位置，即永磁铁的两极正对两块硅钢体导磁体时，磁力线从N极到硅钢体导磁体到被检工件到另一块硅钢体导磁体到S极，形成磁力线闭合，两块硅钢体导磁体有磁性。整个磁性导轨支架就可以紧密吸附在腹板，滑动导轨是由铁磁性材料制成的，滑动导轨也可以紧密吸附架设在磁性导轨支架上。

如图7，永磁铁旋转到竖直位置，即永磁铁的两极正对无磁性材料板时，磁力线分别在两块硅钢体导磁体中自我封闭形成环路，此时没有磁力线通过硅钢体导磁体，两块硅钢体导磁体无磁性，可以实现磁性导轨支架与腹板的分离，滑动导轨与磁性导轨支架的分离。

磁性导轨支架有以下特性：

1)硅钢体导磁体的可磁化和可退磁的特性。

2)永磁铁的中间磁场极弱而两端磁场极强的特性。

3)奥氏体不锈钢等无磁性材料作为隔断物以控制磁力线路径。

本实用新型的磁性导轨支架，通过旋钮永磁铁可以控制磁吸附力施加与切断，以实现滑动导轨的铺设和拆卸。

滑动导轨经磁性导轨支架固定铺设于腹板，且与腹板上的翼板为等距设置，确保超声相控阵探头在牵引车的带动下，保持恒定的定位距离沿着滑动轨道扫查T型焊接接头。

具体的，滑动导轨包括基体61和轨道62组成。滑动导轨的基体通过磁性导轨支架固定支撑，实现与腹板刚性连接。可调弹簧连杆滑轮与下述的滑轮杆滑轮镶嵌在轨道内，并只能沿轨道铺设方向滑动，起到导向限位的作用。

上述滑动导轨有多段，每段滑动导轨吸附架设在两个磁性导轨支架上。滑动导轨用于支撑和限位控制探头的移动路径。当超声相控阵探头沿滑动导轨移动时，可将之前经过的滑动导轨与磁性导轨支架拆卸，用于铺设之后未经过的检验区域，实现接续使用，节省了滑动轨道及磁性导轨支架的数量。

可调弹簧连杆作用是垂直方向实现滑动导轨对超声相控阵探头施加适当且恒定的压力，水平方向实现牵引车与超声相控阵探头的刚性连接。

可调弹簧连杆包括弹簧杆51，弹簧杆的顶部设置有可调弹簧连杆滑轮52，可调弹簧连杆滑轮能在滑动导轨上滑动，弹簧杆的上部设置有调整螺母53，调整螺母能调节弹簧杆的长度，弹簧杆的下部设置有探头卡块54，探头卡块与超声相控阵探头连接。

通过调节调整螺母，实现线性调节弹簧杆的长度，进而可线性调整可调弹簧连杆的弹簧压力，保持在超声相控阵探头上施加20～30N的固定压力。探头卡块可实现对不同规格尺寸的超声相控阵探头的卡紧功能。

牵引车10通过滑轮杆9滑动连接在滑动导轨上，滑轮杆的一端连接在牵引车的侧部，滑轮杆的另一端设置有滑轮杆滑轮，滑轮杆滑轮滑动连接在滑动导轨上。

通过设置牵引车提高检测的自动化程度，从而实现T型焊接接头相控阵探头自动化扫查。牵引车通过连接杆连接于探头卡块。通过滑轮杆与滑动轨道可滑动配合的牵引车，牵引车连接于探头卡块，牵引车基于滑动轨道的导向，牵引超声相控阵探头沿着滑动轨道移动，实现超声波相控阵探头自动化扫查T型焊接接头，从而提升本装置的自动化程度。采用牵引车提供驱动动力，结构简单，而且牵引速度便于调节。连接杆与探头卡块为刚性连接，避免出现牵引松动，保证牵引的稳定性。牵引车采用电机驱动，由电池供电，避免工作接线的麻烦；牵引车车轮采用摩擦系数较大的材料制作，尽量减少与材料接触的滑动；牵引车可前进、后退，由车上的按钮控制；牵引车的速度可调，可快可慢，由其控制探头的移动速度，检测时保证探头移动速度不超过150mm/s。连接杆用于连接牵引车和探头卡块，探头卡块与探头卡块为刚性连接，不可产生位移。此外，牵引车电动机功率大于该装置移动之间产生的阻力。

该装置的工作过程大致为：

根据翼板1的厚度按照相关要求选择适当的超声相控阵探头4，选择相应的相控阵聚焦法则，计算探头前沿与所测部位的距离，并对探头移动区域进打磨处理。将自动扫查装置固定于相应位置，将探头固定在探头卡块内，调整可调弹簧连杆的位置，调整可调弹簧连杆的弹簧压力，保持在探头上施加20～30N的固定压力。开动牵引车，调整电动机的转动速度，检测时保证探头移动速度不超过150mm/s并且保证速度恒定。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，包括腹板和翼板焊接组成的T型焊接接头，在T型焊接接头上设置有自动扫查结构；

所述自动扫查结构包括多个磁性导轨支架，多个磁性导轨支架吸附在翼板一侧的腹板上，并沿翼板的方向分段布置，在磁性导轨支架上架设有滑动导轨，滑动导轨沿翼板的方向布置；在滑动导轨上滑动连接有可调弹簧连杆，可调弹簧连杆朝向翼板的一侧连接有超声相控阵探头，可调弹簧连杆的前方设置有牵引车，牵引车通过连接杆与可调弹簧连杆相连，牵引车在腹板上移动带动可调弹簧连杆及超声相控阵探头向前移动。

2.根据权利要求1所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述翼板通过焊接板垂直焊接在腹板上。

3.根据权利要求1所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述磁性导轨支架包括中间柱体，中间柱体的前端设置有可旋转的永磁铁，中间柱体的左右两侧分别固定有一块硅钢体导磁体，两块硅钢体导磁体间设置有无磁性材料板，无磁性材料板将两块硅钢体导磁体隔断。

4.根据权利要求3所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述永磁铁上设置有旋转手柄。

5.根据权利要求3所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述无磁性材料板为奥氏体不锈钢板。

6.根据权利要求3所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述永磁铁旋转到水平位置，永磁铁的两极正对两块硅钢体导磁体时，两块硅钢体导磁体有磁性；永磁铁旋转到竖直位置，永磁铁的两极正对无磁性材料板时，两块硅钢体导磁体无磁性。

7.根据权利要求1所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述滑动导轨是由铁磁性材料制成的。

8.根据权利要求1所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述滑动导轨有多段，每段滑动导轨吸附架设在两个磁性导轨支架上。

9.根据权利要求1所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述可调弹簧连杆包括弹簧杆，弹簧杆的顶部设置有可调弹簧连杆滑轮，可调弹簧连杆滑轮能在滑动导轨上滑动，弹簧杆的上部设置有调整螺母，调整螺母能调节弹簧杆的长度，弹簧杆的下部设置有探头卡块，探头卡块与超声相控阵探头连接。

10.根据权利要求1所述的超声相控阵T型焊接接头检测自动扫查装置，其特征在于，所述牵引车通过滑轮杆滑动连接在滑动导轨上，滑轮杆的一端连接在牵引车的侧部，滑轮杆的另一端设置有滑轮杆滑轮，滑轮杆滑轮滑动连接在滑动导轨上。

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