RU2174227C1

RU2174227C1 - Device for ultrasonic inspection of articles having complex form of bodies of revolution

Info

Publication number: RU2174227C1
Application number: RU2000109223A
Authority: RU
Inventors: В.В. Лобанов
Original assignee: Лобанов Вячеслав Васильевич
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-09-27

Abstract

FIELD: non-destructive testing of articles. SUBSTANCE: device for ultrasonic inspection of articles having complex form of bodies of revolution can also be used to detect flaws n shafts, axles of machines and mechanisms. Device for ultrasonic inspection includes working part coming in the form of cone, case being damper at same time, protector functioning as prism with piezoelement put on it at certain inclination angle. It has acoustically separated protectors with piezoelements anchored at different angles for input of ultrasonic waves. One piezoelement is attached to protector at angle of turn relative to plane passing through symmetry axis of converter and point of input of ultrasonic oscillations which is predominantly from 5 to 30 degrees. Angle of input of ultrasonic oscillations of lateral waves amounts to 54-58 degrees or to 23-27 degrees or 41-45 degrees. Hole to feed contact liquid which diameter depends on viscosity of liquid can be drilled in center of case. EFFECT: decreased time and enhanced authenticity of inspection. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля изделий, в основном, имеющих сложную форму тел вращения, и может быть использовано для обнаружения дефектов в валах, осях машин и механизмов. The invention relates to devices for ultrasonic (US) non-destructive testing of products, mainly having a complex shape of bodies of revolution, and can be used to detect defects in shafts, axles of machines and mechanisms.

Известно устройство - ультразвуковой пьезопреобразователь, предназначенный для контроля изделий сложной формы, имеющих вид тел вращения, содержащее корпус и смонтированные на нем переключатель, коаксиальный разъем и протектор, выполняющий роль призмы, на которой установлены два излучателя продольных УЗ волн. (Руководство по испытанию на растяжение и дефектоскопированию вагонных деталей. ЦВТ-6. МПС СССР. - М.: Транспорт, 1982, 64 с.). Образующиеся при контроле поперечные волны снижают его достоверность. A device is known - an ultrasonic piezoelectric transducer, designed to control products of complex shape, having the form of bodies of revolution, containing a housing and a switch mounted on it, a coaxial connector and a protector that acts as a prism on which two longitudinal ultrasonic waves emitters are mounted. (Guidelines for tensile testing and flaw detection of wagon parts. TsVT-6. Ministry of Railways of the USSR. - M.: Transport, 1982, 64 p.). The transverse waves formed during the control reduce its reliability.

Из известных устройств, предназначенных для контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения, наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпус, на котором смонтированы коаксиальный разъем и протектор, выполняющий роль призмы, на которой установлен излучатель поперечных УЗ волн. В этом устройстве, имеющем призму с конической излучающей поверхностью, сопрягающейся с поверхностью центрового отверстия проверяемой детали, смонтирован один излучатель поперечных волн для контроля ближней к излучателю зоны проверяемой детали (Й.Крауткремер, Е.Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов: Справочник. - М.: Металлургия, 1991, 439 с.). Of the known devices designed to control products having a complex shape of bodies of revolution, the closest in technical essence is a device containing a housing on which a coaxial connector and a protector are mounted, which acts as a prism on which an emitter of transverse ultrasonic waves is mounted. In this device, which has a prism with a conical radiating surface that mates with the center hole surface of the part under test, one transverse wave emitter is mounted to control the zone of the part under test that is closest to the radiator (J. Krautkremer, E. Krautkremer. Ultrasonic material control: Reference book. - M. : Metallurgy, 1991, 439 p.).

Наличие в известном устройстве только одного излучателя УЗ волн на протекторе не позволяет контролировать по всему объему тела сложной формы. Если на одном протекторе будет установлено несколько излучателей - возможность контроля по всему объему появится, но наличие значительных реверберационных помех не обеспечит достоверность контроля. The presence in the known device of only one emitter of ultrasonic waves on the tread does not allow control over the entire volume of the body of complex shape. If several emitters are installed on one tread, the ability to control the entire volume will appear, but the presence of significant reverberation noise will not ensure the reliability of the control.

Задачей изобретения является сокращение времени контроля и повышение достоверности контроля путем обеспечения возможности поочередного контроля различных зон в проверяемом изделии одним устройством, которая достигается тем, что в предлагаемом устройстве, излучающем поперечные УЗ волны, рабочая часть преобразователя выполнена в виде конуса, сопрягающегося с поверхностью центрового отверстия проверяемой детали, а корпус преобразователя является одновременно демпфером и содержит акустически разделенные протекторы с пьезоэлементами, закрепленными под разными углами ввода УЗ волн, при этом один из пьезоэлементов закреплен на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода УЗ колебаний, предпочтительно от 5 до 30 градусов. The objective of the invention is to reduce the monitoring time and increase the reliability of control by providing the possibility of sequential control of various zones in the product being tested by one device, which is achieved by the fact that in the proposed device emitting transverse ultrasonic waves, the working part of the transducer is made in the form of a cone mating with the surface of the center hole of the tested part, and the transducer housing is both a damper and contains acoustically separated protectors with piezoelectric elements Laid down at different angles entering ultrasonic waves, wherein one of the piezoelectric elements is fixed on the tread with a turn angle relative to a plane passing through the axis of symmetry of the transducer and the insertion point of the ultrasonic vibrations is preferably from 5 to 30 degrees.

Для подачи контактной жидкости в преобразователе выполнено отверстие, ось которого совпадает с осью симметрии преобразователя, диаметр которого выбирается в зависимости от вязкости жидкости. To supply the contact fluid in the transducer, a hole is made, the axis of which coincides with the axis of symmetry of the transducer, the diameter of which is selected depending on the viscosity of the fluid.

На фиг. 1. представлен общий вид устройства. In FIG. 1. presents a general view of the device.

Устройство содержит преобразователь конической формы 1 и кожух 2, на котором смонтированы разъем 3 для подключения устройства к дефектоскопу и переключатель 4 для поочередного подключения пьезоэлементов. The device comprises a conical shape converter 1 and a casing 2, on which a connector 3 is mounted for connecting the device to the flaw detector and a switch 4 for connecting piezoelectric elements in turn.

На фиг. 2 представлена конструкция преобразователя. Преобразователь содержит корпус 5, выполняющий роль демпфера, в котором расположены акустически разделенные протекторы 6, 7, 8 с закрепленными на них пьезоэлементами 9, 10, 11. По оси симметрии преобразователя выполнено отверстие 12 для подачи контактной (акустической) жидкости. Устройство устанавливают на коническую поверхность центрового отверстия контролируемого изделия и подают через отверстие 12 контактную жидкость, обеспечивающую надежный ввод УЗ колебаний в контролируемое тело. In FIG. 2 shows the design of the converter. The transducer comprises a housing 5, which acts as a damper, in which acoustically separated protectors 6, 7, 8 are located with piezoelectric elements 9, 10, 11 attached to them. A hole 12 for supplying contact (acoustic) liquid is made along the axis of symmetry of the transducer. The device is installed on the conical surface of the center hole of the controlled product and contact liquid is supplied through the hole 12, which ensures reliable entry of ultrasonic vibrations into the controlled body.

Устройство с помощью разъема 3 подключают к сигнальному кабелю ультразвукового дефектоскопа для работы в совмещенном импульсном режиме ЭХО-методом. The device using connector 3 is connected to the signal cable of an ultrasonic flaw detector for operation in a combined pulse mode by the ECHO method.

Переключателем 4 устройства подключают к дефектоскопу пьезоэлемент 9, у которого угол ввода УЗ колебаний поперечных волн обеспечивает направление оси УЗ луча в среднюю часть оси. При этом угол ввода выбирают от 54 до 58 градусов. По отраженному эхо-сигналу от противоположного торца изделия настраивают диапазон дальности развертки дефектоскопа с тем, чтобы этот эхо-сигнал был расположен на линии развертки вблизи ее правого края. Чувствительность дефектоскопа предварительно определяют на контрольном образце проверяемой детали с выполненными в ней моделями дефектов с тем, чтобы амплитуда эхо-сигнала от модели дефекта на экране дефектоскопа достигала не менее половины средней линии экрана. Далее переключателем 4 устройства подключают к дефектоскопу пьезоэлемент 10, у которого угол ввода УЗ колебаний поперечных волн обеспечивает контроль оси под внешней кромкой ступицы колеса. При этом угол ввода составляет 23-27 градусов. The switch 4 of the device is connected to the flaw detector piezoelectric element 9, in which the input angle of the ultrasonic vibrations of transverse waves ensures the direction of the axis of the ultrasonic beam in the middle part of the axis. In this case, the input angle is selected from 54 to 58 degrees. Using the reflected echo signal from the opposite end of the product, the flaw detector sweep range is adjusted so that this echo signal is located on the sweep line near its right edge. The sensitivity of the flaw detector is preliminarily determined on the control sample of the part being tested with the defect models made in it so that the amplitude of the echo signal from the defect model on the flaw detector screen reaches at least half the middle line of the screen. Next, the switch 4 of the device is connected to the flaw detector piezoelectric element 10, in which the input angle of the ultrasonic vibrations of transverse waves provides axis control under the outer edge of the wheel hub. In this case, the input angle is 23-27 degrees.

Далее переключателем 4 устройства подключают к дефектоскопу пьезоэлемент 11, закрепленный на протекторе с углом разворота относительно плоскости, проходящей через ось симметрии преобразователя и точку ввода УЗ колебаний, и у которого угол ввода УЗ колебаний поперечных волн обеспечивает контроль шейки и предподступичной части оси. При этом угол ввода составляет 41-45 градусов, а угол разворота выбран в диапазоне от 5 до 30 градусов. Then, a piezoelectric element 11 connected to the flaw detector 4 is connected to the flaw detector and mounted on the tread with a pivot angle relative to the plane passing through the axis of symmetry of the transducer and the input point of the ultrasonic vibrations, and at which the input angle of the ultrasonic vibrations of the transverse waves provides control of the neck and the pre-approach part of the axis. Moreover, the input angle is 41-45 degrees, and the rotation angle is selected in the range from 5 to 30 degrees.

Для обеспечения контроля изделия по всему объему устройство или изделие медленно вращают (со скоростью 3-6 об/мин). To ensure product control over the entire volume, the device or product is slowly rotated (at a speed of 3-6 rpm).

Описанные операции контроля повторяют с вводом УЗ колебаний с противоположного торца изделия, используя то же устройство и те же режимы дефектоскопа с целью исключения пропуска дефектов, которые могут быть маскированы эхо-сигналами от отражателей типа галтелей и кромок напрессованных на изделие других деталей (колес, колец роликоподшипников). The described control operations are repeated with the introduction of ultrasonic vibrations from the opposite end of the product, using the same device and the same flaw detector modes in order to exclude the passage of defects that can be masked by echo signals from reflectors such as fillets and the edges of other parts pressed onto the product (wheels, rings roller bearings).

Claims

1. A device for ultrasonic testing of products having a complex shape of bodies of revolution, the working part of which is made in the form of a cone, emitting transverse ultrasonic waves, containing a housing, a protector that acts as a prism, with a piezoelectric element and a damper fixed to it at a certain angle of inclination, characterized in that the transducer housing is simultaneously a damper and contains acoustically separated protectors with piezoelectric elements fixed at different angles of input of ultrasonic waves, while one of the piezoelectric elements attached to the tread with a rotation angle relative to the plane passing through the axis of symmetry of the transducer and the input point of ultrasonic vibrations.

2. The device according to claim 1, characterized in that to control the middle part of the axis of the piezoelectric element is fixed so that the input angle of the ultrasonic vibrations of the transverse waves is from 54 to 58 ^o .

3. The device according to claim 1, characterized in that for controlling the axis under the outer edge of the wheel hub, the piezoelectric element is fixed so that the input angle of the ultrasonic vibrations of the transverse waves is 23-27 ^o .

4. The device according to claim 1, characterized in that to control the neck and the pre-approach part of the axis of the piezoelectric element is fixed so that the input angle of the ultrasonic vibrations of the transverse waves is 41-45 ^o .

5. The device according to claim 1 or 4, characterized in that the piezoelectric element is mounted on the tread with a turning angle relative to the plane passing through the axis of symmetry of the transducer and the input point of ultrasonic vibrations, 5-30 ^o .

6. The device according to claim 1, characterized in that in the center of the housing there is an opening for supplying contact liquid, the diameter of the opening being chosen depending on the viscosity of the liquid.