Устройство для измерения геометрических размеров металлических изделий

152 СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9 0 ОП ЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТО(71) Южный филиал Всесоюзного теплнического института им. ф. Э. Дзерского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в энергетике, машиностроении идругих отраслях народного хозяйства для определения локальных зон деформации металлических изделий со сложным профилемповерхности при длительном воздействиирабочих усилий, характеризующихся относиотех. жинГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР тельными изменениями объемных, линейных и площадных размеров, и является усовершенствованием устройства по авт. св.1411581. Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения локальных зон деформации изделия со сложным профилем поверхности при длительном воздействии рабочих условий. Указанная цель достигается за счет установки в узле крепления консоли 1 к изделию 2 соосно с преобразователем 4 поверхности акустических волн матричного датчика 3 из. мерителя скорости этих волн, причем преоб. разователь 4 поверхностных акустических волн и матричный датчик 3 измерителя ско. рости этих волн выполнены в виде усеченных конусов 5 и 6 с системой кольцевых и радиальных электродов 9, 10, 11 и 12. С помощью преобразователя 4 и датчика 3 измеряется скорость распростра. нения ультразвуковых волн до характерных точек контура, нанесенного на контролируемое изделие 2.з.п. ф-лы, 4 ил.Устройство работает следующим образом.На понерхности контролируемого метал.лического изделия 2 со сложным профи.лем методом кернения обозначают геометрический цс нтр В геометрическом центре устанавливаются узел центрирования и креп ления, вращакщаяся регулируемая консоль 1, несущая преобразонатель 14 поверхностных волн и преобразователь 15 продольных ультразвуковых волн, зажимы для крепления электропера и обводной визир, в узле крепления консоли 1 устанавливают матричный латчик 3 измерителя скорости и преобразователь 4 поверхностных акустических волн.Подключают матричный латчик 3 измерителя скорости, преобразонатели 4 и 14 поверхностных акустических волн, преобразователь 15 продольных ультразвуковых волн к олокам 16 и 17 управления и обработИзобретение относится к области неразрушающего контроля, может быть использовано в энергетике, машиностроении и лругих отраслях наролносо хсгзяйсгва для определения локальных зон деформации металлических излелий со сложным профилем поверхности при ллительном воздействии рабочих усилий, характеризующихся относительными изменениями объемных, линейных и площадных размеров, и является усовершенствованием устройства по авт. св. Ло 1411581.Целью изобретения является повышение точности и достоверности опрелелеция локальных зон деформации изделия со сложныч профилем поверхности при длительном возлействии рабочих условий.На фиг.изображен узел центрирования и креплсния к изделию консоли хстройства с матричным датчиком измерителя скорости и преобразователеч поверхностных акустически с волн, общий вил; и фиг 2 функциональная блок-схема устройства; на фиг 3 матричныи датчик и смерителя скорскти, обцсий вил; на фиг 4 преос)- разо ватсел ь а кхсти чс.с ких волн, общи и нил.Устройство лля измерения геометрических размеров изделий солержит соскно расположенные в узле крепления консолик поверхности контролируемого излелия 2 матричный датчик 3 измерителя скорскти и преобразователь 4 поверхностных акх стических волн, выполненные н ниле пьезокерачических х сеченных конуов 5 с 6, смонтированных в корпусах 7 и 8, на псверхностях пьезокерамическихсеченных кону сов нанесены кольцевые электроды 9 иО и радиальные электроды 11 и 12, которьсе разлелены пазами 13, преобразователь 14 поверхностных акустических волн, дополнительный преобразона гель 5 лля измерения толщины излелия, блок 16 упранления, блок 17 обработки информации и блок 8 согласования. 1020253040 ки информации, эти блоки соединяют с блоком 18 согласования.Г помощью электропера на поверхности контролируемого изделия 2 наносят замкнутый контур с отметкой характерных точек В геометрическом центре и на границе замкнутого контура путем смачивания специальной жидкостью создается акустический конта кт между матричцым датчиком 3, акустическими преобразователями 4, 14 и 15 и поверхностью контролируемого изделия 2.В зависимости от положения консоли 1 с преобразователем 14 поверхностных волн и преобразова теле м5 и родо.сьных ул ьтразвуковых волн блок 16 управления подает возбуждающие импульсы э,кктрического напряжения на кольцевьц 9 и 10 и соответствхюсцие радиальные 1,: 12 электролы матричного датчика 3 измерителя скорости и преобразователя с пов,рхностных аку.- тических волн, причем с помогцью блока 18 согласования блок 16 управления включает те матрицы (радиальцыс электроды 1 и 12) латчика 3 измерителя скорости и преобразователя 4 поверхностных акустических волн, которые обеспечиваюг одновременное измерение с помощью блока 17 обработки информации времени распространения поверхностной акустической волны, излу гаемой преобразователем 4 до одной из характерных точек сонтура, в которой в данное время на ходится преобра зователь 14, и скорости распространения поверхностных акустических волн в этом же направлении. При помощи ультразвукового преобразователя 15 измеряется также толщина изделия 2 в данной характерной точке. На основании сигналов датчика 3 измерителя скорости и преобразователей 4, 14 и 15 блок 17 обработки информации выдает сведения о геометрических размерах контролируемого изделия в данном направлении и в данной характерной точке. При перемещении консоли 1 в другие характерные точки контура блок 16 управления на основании сигналов блока 17 согласования переключает радиальные электроды 11 и 12 (матричные элементы) датчика 3 измерителя скорости и преобразователя 4 поверхностных акустических волн таким образом, чтобы вновь обеспечить измерение времени распространения поверхностных волн до характерной точки контура и скорости этих волн в этом же направлении.Описанным образом производятся измерения во всех критических точках замкнутого контура поверхности контролируемого изделия.Лля снижения уровня акустйческой связи между матричными элементами датчика 3 измерителя скорости и преобразователя 4 поверхностных акустических волн в пьезокерамических усеченных конусах 5 и 6 выполнены пазы 13 глубиной 0,8 толщины пье 1527494зокерамических усеченных конусов 5 и 6, что позволяет снизить уровень акустической связи до 10 от уровня связи без пазов.С этой же целью усеченные конусы 5 и 6 можно изготавливать из пьезокерамики с малым значением пьезомодуля Ь при большом пьезомодуле дзз Так, например, пьезокерамика ПКРимеет пьезомодуль А= - 3 10Кл/Н при пьезомодуле дзз=23 1 О " Кл/Н.Для повышения точности определения геомегрических размеров контролируемого изделия 2 измерения выполняются путем обхода всех характерных точек контура в прямой и обратной последовательности.Огносительные изменения геометрических размеров, характеризующих величину и место деформации изделия со сложным профилем поверхности, определяются исходя из средних значений результатов измерений в исходном состоянии изделия 2 и после длительного воздействия на него рабочих условий.В слу чае ручнсго варианта контроля предлагаемое устройство можно реализовать если использовать в качестве блока 8 согласования пакетный переключатель, вал которого вращается при перемещении консоли 1 с преобразователем 14 поверхностных волн, при этом скользящие контакты пакетного переключателя подключают соответствующие радиальные электроды 10 и 11 матричного датчика 3 измерителя скорости и преобразователя 4 поверхностных акустических волн к генератору зондирующих импульсов стандартного дефектоскопа (типа ДУК 66, УДУА и т. п.), играющего роль блока 6 управления, принятые сигналы датчика 3 измерителя скорости и преобразователя 14 поступают на вход того же дефектоскопа, играющего роль блока 17 обработки информации (измеряет время распространения ультразвуковых волн для определения искомых скоростей и размеров).Использование изобретения позволяет повысить точность и достоверность определения локальных зон деформации изделий со сложным профилем поверхности при длительном воздействии рабочих условий, дости. гается также повыц;ение надежности работы устройства за счет стабильности акустического контакта, так как переключение матричного датчика 3 измерителя скорости 5 и излучателя 4 поверхностных акустических волн при изменении положения приемного преобразователя 14 осуществляется блоком 16 управления без механического перемещения датчика 3 и преобразователя 4.10формула изобретения 1. Устройство для измерения геометрических размеров металлических изделий по авт. св. Ме 1411581, отличающееся тем, 15 что, с целью повышения точности и достоверности определения локальных зон деформации изделия со сложным профилем поверхности при длительном воздействии рабочи.х условий, оно снабжено матричным датчиком измерителя скорости распространения ультразвуковых волн, расположенным в узле крепления консоли к изделию соосно с преобразователем поверхностных акустических волн, преобразователь и матричный датчик выполнены в виде усеченных кону сов, образующие которых составляют с го.ризонталью углы и и (л - я) соответственно, где х - второй критический угол для материала контролируемого изделия, на внешних поверхностях преобразователя и матричного датчика нанесены соответственно радиальные и кольцевой электроды, а на внутренних кольцевой и радиальные, причем радиальные электроды разделены пазами с глубиной не менее 0,8 толщины усеченного конуса.2. Устройство по и, 1, отличающеесятем, что, с целью повышения производительности за счет автоматизации измерений, оно снабжено последовательно соединенными блоком управления, блоком согласования и блоком обработки информации, вхо ды преобразователя поверхностных акустических волн и дополнительного ультразвукового преобразователя для измерения толшины изделия соединены с соответствую- шими выходами блока управления, а их вы.ходы -- с входами блока обработки ин формации527494 10 1 б ль В, Колкие ес слакор,1 1 ратиллакал, 51 46 ожо Спета ни Тсхред ИТираж 68 ВН 1111111 Государсгвенного комитета по из 113035, Москва, Ж - 35 11 рои водственно-издательский комбинатКорректор М.11 одписноебретениям и открытиям прРау инская наб., д. 4/5Гатент, г Ужгород, ул. Г ГКНТ ССг ц ина 1