CN2844915Y

CN2844915Y - 焊缝聚焦探头

Info

Publication number: CN2844915Y
Application number: CN 200520029456
Authority: CN
Inventors: 林树森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2015-11-21

Abstract

一种属于超声波探伤仪探头技术领域的焊缝聚焦探头，采用的技术方案为：在晶片与斜楔之间增装凹面聚焦声透镜，晶片、凹面聚焦声透镜、凸面斜楔用胶依次粘贴在一起。超声波探伤仪的高频电脉冲信号由晶片转化为超声波，由凹面聚焦声透镜与凸面斜楔的r₁r₂弧面变为聚焦声波，倾斜穿过焊缝聚焦到工件的表面，且符合焦线到焊缝边缘距离d的要求。本实用新型提高了焊缝表面、近表面、热影响区裂纹及微小缺陷的发现率；缺陷评定直观、定位准确；提高了薄工件焊缝检验能力，可用于检验3～300毫米的钢、铝、镍、钛及其合金的工件焊缝。

Description

焊缝聚焦探头

技术领域

本实用新型涉及一种超声波探伤仪探头，特别涉及一种焊缝聚焦探头。

背景技术

目前国内外焊缝超声波检验，普遍使用的斜探头是平板晶片与斜楔直接粘贴在一起。超声波探伤仪发出的高频电脉冲信号，由晶片转化为超声波，声波以发散形式通过斜楔与工件，前后声波到工件表面时间不等，后方声波用时短，在工件表面提前反射，与前方声波发生干涉；焊缝余高反射波进入缺陷评定区。

这样的斜探头检验焊缝的缺点：

(1)声波发散，声波行程远的焊缝表面、近表面、热影响区的裂纹及微小缺陷较难发现。

(2)缺陷定位不准。非聚焦斜探头前沿距离大，K值小，薄工件焊缝，声波行程较短，需要多次反射波检验焊缝，多次接触工件表面，造成定位不准。一次余高反射波方向不定，它发现缺陷，定位不准确。

(3)由于前后声波到工件表面时间不等，造成在缺陷评定区内，有一次波、二次波、相干波、焊缝余高反射波、缺陷波等多波混杂，所以，有反射波不一定是缺陷波。真假难分，缺陷评定不准，容易漏检和误判。

(4)检验薄工件焊缝能力弱。我国标准规定，焊缝超声波检验的钢材工件厚度为大于等于8毫米，小于8毫米焊缝，检验质量不能保证。

这些问题，直接影响了焊缝超声波检验质量。

发明内容

解决的技术问题：焊缝表面、近表面、热影响区的裂纹及微小缺陷较难发现；缺陷定位不准，容易漏检和误判；检验薄工件焊缝能力弱。

本实用新型目的是提供一种焊缝聚焦探头，利用凹面聚焦声透镜变发散声波为聚焦声波提高焊缝的检验能力和准确率。

技术方案：

焊缝聚焦探头，在晶片与斜楔之间增装凹面聚焦声透镜。基本结构：见图1，外壳6内，晶片1与插座5用电线4连接，晶片1、凹面聚焦声透镜2、凸面斜楔3用胶依次粘贴在一起，周围用吸声材料7填充。晶片1、凹面聚焦声透镜2、凸面斜楔3的选材、各部位尺寸、凹面聚焦声透镜2、凸面斜楔3的前半径r₁，后半径r₂、K值，都是根据工件材料、厚度、焊缝结构形式的计算数据确定。声波聚焦方式：声波前后方向聚焦，左右方向不聚焦，声波聚焦成一条线段，称为焦线，所有声波到焦线的时间是相等的。

焊缝聚焦探头的工作原理：见图1，超声波探伤仪发出的高頻电脉冲信号，通过高频电缆进入焊缝聚焦探头的插座5、电线4，再由晶片1转化为超声波，由凹面聚焦声透镜2与凸面斜楔3的r₁r₂弧面变为聚焦超声波，通过凸面斜楔3与耦合剂，再倾斜穿过焊缝9，最后，所有超声波聚焦到工件8的表面，并使，焦线到焊缝边缘距离d符合：双面双侧检验的一次波焊缝聚焦探头，d＞L₁；单面双侧检验的一、二次波焊缝聚焦探头，d＞AA₁/2。

d：焦边距，指一次波探头在工件8上表面，前端与焊缝边缘靠紧，一次波倾斜穿过焊缝，聚焦在工件下表面，焦线到焊缝边缘之间的距离。

L₁：一次波焊缝聚焦探头前沿距离。

AA₁：二次波焊缝聚焦探头中心波入射点到前端声波入射点之间的距离。

凹面聚焦声透镜、凸面斜楔的前半径r₁，后半径r₂的数值相等，取值准确，否则，会造成前后声波不聚焦；或声波不能聚焦在工件表面；或超出d值规定范围。这几条，均不符合焊缝聚焦探头的要求。

焊缝聚焦探头检验焊缝的有益效果

(1)声波聚焦，随着声波行程值的增加，声波变窄，指向集中，声波聚焦在工件表面，提高焊缝表面、近表面、热影响区裂纹及微小缺陷的发现率；

(2)所有声波聚焦到工件表面，即所有声波到工件表面时间相等，在缺陷评定区内，无多次反射波，无相干波、无焊缝余高反射波，有反射波就是缺陷波，缺陷评定直观，定位准确。

(3)一次波探头前沿距离小，K值大，采用单一的一次波、二次波检验，提高薄工件焊缝检验能力，可检3～7毫米的钢、铝、镍、钛及其合金等的薄工件焊缝。

附图说明

图1是本实用新型剖面结构示意图，也是说明书摘要附图。1、晶片2、凹面聚焦声透镜3、凸面斜楔4、电线5、插座6、外壳7、吸声材料。

图2是一只焊缝聚焦探头双面双侧检验，探头起始位置图

8、工件9、焊缝10、位一探头11、位二探头T、工件厚度d、焦边距L₁、探头前沿距离。

图3是两只焊缝聚焦探头单面双侧检验，探头起始位置图

8、工件9、焊缝12、一次波探头13、二次波探头T、工件厚度A、中心波入射点A₁、前端声波入射点d、焦边距。

具体实施方式

1、一只焊缝聚焦探头双面双侧检验：见图2，先用，位一探头10检验，位一探头10开始位置，在工件8上焊缝9的一侧，前端与焊缝9的边缘靠紧。位一探头10向后移动，检验中心波以下焊缝区域。后用，位二探头11检验，位二探头11开始位置，在工件8下表面焊缝9另一侧，中心波与位一探头10中心波重合，位二探头11向后移动，检验中心波以上焊缝区域，无漏检区。由于d＞L₁，位二探头11还可以向前移动到焊缝9边缘，这时，它的中心波在位一探头10中心波以下，位二探头11向后移动，两中心波之间是重复检验区，无漏检区。

位一探头10，声波聚焦在工件下表面，位二探头11，声波聚焦在工件上表面，易于发现焊缝上下表面、近表面、热影响区裂纹及微小缺陷。

1∶1深度定位调节仪器，一次波缺陷评定区是深度值小于T的区域，所有一次波倾斜穿过焊缝，聚焦在工件上下表面，即所有一次波到工件上下表面的时间相等，在深度值小于T的焊缝内，工件上下表面无提前反射波，无二次波，无相干波，无一次焊缝余高反射波，有反射波无疑是缺陷波。缺陷波都是一次波发现，定位准确。

2、只能单面检验的焊缝，用两只焊缝聚焦探头单面双侧检验：见图3，先用，一次波探头12检验。一次波探头12起始位置是，在工件8上焊缝9的一侧，前端与焊缝9边缘靠紧。一次波探头12向后移动，检验中心波以下焊缝区域。后用，二次波探头13检验。二次波探头13起始位置是，二次波探头13在工件8上焊缝9的另一侧，它的二次中心波与一次波探头12中心波重合，二次波探头13向后移动，检验中心波以上焊缝区域，无漏检区。

一次波探头12，声波聚焦在工件8下表面；二次波探头13，声波聚焦在工件8上表面，易于发现焊缝上下表面、近表面、热影响区的裂纹及微小缺陷。

一次波探头12的检验，1∶1深度定位调节仪器，一次波缺陷评定区是深度值小于T的区域，所有一次波倾斜穿过焊缝，聚焦在工件下表面，即所有一次波到工件下表面的时间相等，在深度值小于T的焊缝内，工件下表面无提前反射波，无二次波，无相干波，无一次焊缝余高反射波，有反射波无疑是缺陷波。缺陷波都是一次波发现，定位准确。

二次波探头13的检验，1∶1深度定位调节仪器，二次波缺陷评定区是深度大于T，小于2T的区域。在一次波探头12与二次波探头13的中心波重合时，由于d＞AA₁/2，AA₁/2＝BB₁，d＞BB₁，(BB₁是中心波与工件下表面交点B到前端声波与工件下表面交点B₁之间的距离)二次波探头13的所有一次波不进入焊缝，在深度值大于T的焊缝内，无一次波，无相干波，无下焊缝余高反射波，只有二次波。二次波探头13的所有二次波倾斜穿过焊缝，聚焦在工件上表面，即所有声波到工件上表面的时间相等，在深度小于2T的焊缝内，工件上表面无提前反射波，无三次波，无相干波，无上焊缝余高反射波，也只有二次波，即在二次波评定区，深度值大于T小于2T内，有反射波无疑是缺陷波。因只有二次波发现缺陷，故定位准确。

Claims

1、一种焊缝聚焦探头，包括晶片、凸面斜楔、电线、插座、外壳、吸声材料，其特征是还有凹面聚焦声透镜(2)；晶片(1)、凹面聚焦声透镜(2)、凸面斜楔(3)用胶依次粘贴在一起。

2、根据权利要求1所述的焊缝聚焦探头，其特征是：凹面聚焦声透镜(2)、凸面斜楔(3)的前半径r₁，后半径r₂的数值相等。