[1]Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля изделий и может найти применение при контроле качества продольных и кольцевых швов, а также контроле качества изделий, в том числе объемных сложной формы, полученных раскаткой, ротационной вытяжкой, например, камер сгорания реактивных двигателей.
[2]Ультразвуковой метод контроля изделий контактным способом является одним из самых распространенных, его использование обеспечивает высокую точность измерений и достаточно просто в применении. Но существует ряд требований, предъявляемых современными ультразвуковыми датчиками: четкий контроль усилия прижима датчика и высокая точность позиционирования точки контакта датчика со сканируемой поверхностью. При этом датчики имеют шаровидную поверхность контакта, а необходимая точка прикосновения для высокой точности результата не должна выходить за рамки 0,5-1 мм2.
[3]Известно устройство для ультразвукового контроля сварных соединений продольно-поперечным сканированием, содержащее направляющую, каретку, шток, подвижно установленный на каретке и закрепленный на штоке преобразователь с механизмом прижима, ось, установленную на каретке с возможностью вращения, жестко установленные на ней программный диск и зубчатое колесо, а также упоры, установленные на направляющей и взаимодействующие в ходе контроля с программным диском, а шток выполнен в виде зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым колесом.
[4](См. авторское свидетельство СССР №1182383, кл. G01N 29/04, 1985 г.).
[5]Известное устройство имеет весьма узкую область применения, так как предназначено для ультразвукового контроля продольных сварных соединений деталей только из магнитных материалов и непригодно для контроля кольцевых сварных соединений изделий из немагнитных материалов. Механизм прижима преобразователя представляет собой магнит, которым рабочая поверхность преобразователя прижимается к поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний в металл изделия. Программный диск устройства сложен по конструкции, при этом программный диск сменный и изготавливается в нескольких вариантах. Механизм поперечного перемещения преобразователя, выполненный в виде зубчатых рейки и колеса, входящих в зацепление друг с другом, не обеспечивает необходимые точностные характеристики для определения глубины залегания выявляемых дефектов.
[6]Известно устройство для ультразвукового контроля кольцевых сварных соединений ручным продольно-поперечным сканированием с магнитным креплением. Устройство снабжено второй дополнительной направляющей, закрепленной в каретке параллельно первой дополнительной направляющей, ходовым винтом с рифленой головкой, установленным в каретке параллельно дополнительным направляющим с возможностью вращения вокруг собственной оси, ходовой винт взаимодействует с ползуном, через прижимное устройство - с призматическим преобразователем.
[7](См. патент РФ на полезную модель №119118, кл. G01N 29/04, 2012 г.).
[8]Особенностью данного устройства является возможность проведения ультразвукового контроля неметаллических кольцевых сварных соединений за счет намагничивания датчика с обратной стороны контролируемой детали. Недостатком данного устройства является ограниченность метода, возможность контроля только кольцевых швов деталей и только цилиндрической формы, необходимость подведения ответных магнитов с обратной стороны детали, ручная настройка и ручное управление ультразвуковым контролем.
[9]Известно устройство для ультразвукового контроля, содержащее имеющую колесный ход платформу со стойками, предназначенными для установки контрольной аппаратуры. Устройство содержит акустический блок с преобразователями, установленными на плоской планшайбе по ее периметру. Планшайба шарнирно смонтирована посредством вилки на штанге, закрепленной на стойках. Преобразователи снабжены механизмом регулировки их положения по высоте.
[10]Для работы устройство помещают на поверхность сканирования изделия и путем его перемещения осуществляют ультразвуковой контроль, предварительно приведя в рабочее положение акустический блок таким образом, чтобы планшайба с преобразователями расположилась параллельно сканируемой поверхности. При этом должен строго выдерживаться зазор между преобразователями и сканируемой поверхностью. Достигается это путем регулировки преобразователей по высоте механизмом регулировки.
[11](См. патент РФ на полезную модель №83848, кл. G01N 29/04, 2009 г.) - наиболее близкий аналог.
[12]Известное устройство имеет ограниченную область применения, так как может быть использовано только для контроля изделий больших размеров, имеющих поверхности, близкие к плоским, а кроме того, оно не обеспечивает высокой точности ультразвукового сканирования, так как в процессе контроля при перекатывании устройства по поверхности изделия за счет неровностей на его поверхности постоянно меняются условия контакта датчиков акустических преобразователей с контролируемой поверхностью изделия.
[13]См. патент РФ на полезную модель №83848, кл. G01N 29/04, 2009 г.).) - наиболее близкий аналог.
[14]Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения качественного ультразвукового контроля продольных и поперечных сварных и паяных швов, а также обеспечение контроля изделий широкого спектра форм и размеров.
[15]Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в устройстве для ультразвукового контроля изделий, содержащем основание с закрепленной на нем стойкой, на которой установлена каретка, несущая датчик для проведения контроля, новым является то, что каретка смонтирована на стойке с возможностью осевого перемещения посредством привода и фиксации в заданном положении, на основании с возможностью вращения посредством привода установлен стол, предназначенный для размещения контролируемого изделия, вилка скреплена с рычагом, установленным с возможностью поворота на каретке, на вилке с возможностью поворота на осях смонтирована рамка, в которой на осях с возможностью поворота установлена плита, на плите с возможностью осевого перемещения смонтирована пластина, подпружиненная относительно нее и несущая подпружиненную относительно нее рамку, предназначенную для установки датчика, при этом на поверхности рамки, обращенной к изделию, установлены опоры, предназначенные для контакта с контролируемым изделием.
[16]Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
[17]- на фиг. 1 - устройство для ультразвукового контроля изделий, вертикальный разрез;
[18]- на фиг. 2 - положение рамки устройства с датчиком относительно изделия в процессе сканирования;
[19]- на фиг. 3 - измерительный блок устройства, общий вид.
[20]Устройство для ультразвукового контроля изделий содержит основание 1 с закрепленной на нем стойкой 2, в направляющих (позицией не обозначены) которой установлена каретка 3, имеющая возможность перемещения и фиксации в заданном положении посредством привода 4, который может быть смонтирован на стойке или основании.
[21]Устройство оснащено ультразвуковым датчиком 5, выполненным в виде пластины со сферической контактной поверхностью «А».
[22]Ультразвуковой датчик установлен в направляющей рамке 6. На торце рамки имеются опоры 7, имеющие возможность контакта с подлежащим контролю изделием.
[23]Направляющая рамка 6 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения смонтирована на плите 8 посредством шпилек 9 и подпружинена относительно нее пружинами 10, надетыми на шпильки 9. Усилие затяжки пружин регулируется резьбовыми заглушками 11, навинченными на резьбовые концы шпилек.
[24]Пластина 8 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения смонтирована на плите 12 посредством шпилек 13 и подпружинена относительно нее пружинами 14, усилие затяжки которых регулируется резьбовыми заглушками 15, навинченными на резьбовые концы шпилек 13. Пружины 14 обеспечивают необходимое усилие прижима датчика 5 к поверхности контролируемой детали. Усилие сжатия пружин 10 меньше усилия сжатия пружин 14.
[25]Плита 12 посредством осей 16 соединена с поворотной рамкой 17. Оси 16 закреплены при помощи планок 18. Плита 12 имеет возможность поворота на осях 16 внутри поворотной рамки, которая, в свою очередь, посредством осей 19 соединена с вилкой 20 с возможностью поворота относительно осей 19. Детали, поименованные позициями 5-20, образуют измерительный блок. Вилка 20 скреплена с рычагом 21, смонтированным на оси 22 механизма (не показан) его поворота относительно каретки 3.
[26]На основании 1 с возможностью вращения посредством поворотного привода 23 установлен поворотный стол 24, предназначенный для установки и фиксации подлежащей контролю детали 25.
[27]Таким образом, устройство для ультразвукового контроля изделий способно выполнять три управляемых движения: вращение контролируемого изделия относительно оси вращения поворотного стола 24, поступательное перемещение по оси движения каретки 3 с рычагом 21 и поворот данного рычага. При таком конструктивном решении рамка 6 с установленным в ней датчиком 5 имеет возможность поворачиваться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей и соответственно выставляться перпендикулярно поверхности контролируемого изделия любой формы.
[28]Устройство для ультразвукового контроля изделий работает следующим образом. Работу устройства рассмотрим на примере контроля кольцевых и продольных паяных швов сопла ракетного двигателя.
[29]Для проведения контроля сопло 25 устанавливают и фиксируют на столе 24. В рамку 6 устанавливают датчик 5 и соединяют его с аппаратной частью прибора ультразвукового контроля, который является известным и не составляет предмета патентной охраны.
[30]Для контроля кольцевого шва посредством привода 4 перемещают каретку 3 в положение, при котором контактная поверхность «А» датчика 5 располагается на контролируемом шве. Включают аппаратуру контроля и привод вращения стола 24. Производят контроль паяного шва. Для контроля продольного шва поворотом стола устанавливают изделие таким образом, что его подлежащий контролю шов совмещен с измерительной поверхностью датчика, а контроль осуществляют осевым перемещением посредством привода 4 каретки 3.
[31]При начале работы и повороте рычага 21 происходит перемещение измерительного блока до соприкосновения контактной поверхности датчика 5 с поверхностью контролируемой детали 25. При этом датчик 5 будет выставлен перпендикулярно контролируемой поверхности за счет направляющей рамки 6 и системой позиционирования датчика по двум осям. Это даст возможность выставить датчик 5 в заданное положение по отношению к контролируемой поверхности, в котором он будет опираться на измеряемую поверхность необходимым пятном контакта. Далее при повороте рычага 21 происходит сжатие более слабых пружин, и сферическая поверхность датчика доходит до соприкосновения с поверхностью контролируемой детали. Последующее вращение рычага 2 будет приводить к сжатию силовых пружин 15, жесткость которых будет обеспечивать усилие прижима датчика. В зависимости от жесткости пружин рассчитывается величина их сжатия для обеспечения необходимого усилия прижима сферической поверхности датчика к поверхности контролируемой детали. С помощью приводов можно провести контроль качества изготовления детали по всей ее поверхности.
[32]Устройство просто, конструктивно и надежно в работе, позволяет в автоматизированном режиме проводить контроль качества паяных и сварных соединений, а также контроль толщины стенки изделия и наличия в нем дефектов в виде трещин и раковин Устройство позволяет контролировать изделия, выполненные как из магнитных, так и из немагнитных металлов, при этом при его работе полностью исключены ручные операции, весь процесс контроля автоматизирован.
