Комбинированная искательная головка

(57) Изобретение отщему контролю и мдля выявления дефе АЯ ИСКАТЕЛЬН носится к неразрушаюожет быть использовано ктов сцепления в многоУ вляе оско ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Конструкторское бюро машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 191868, кл, 6 01 К 29/04, 1967.Авторское свидетельство СССРМ 359588, кл. 6 01 М 29/04, 1972.Авторское свидетельство СССРК 522407, кл. 0 01 М 29/04, 1979,Изобретение касается неразрушающих методов контроля с помощью ультразвука и вихревых токов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для выявления дефектов в многослойных металлических конструкциях и изделиях, изготовленных из немагнитных материалов,Известна измерительная головка для ультразвукового теневого дефектоскопа, содержащая ультразвуковой преобразователь и электромагнитный преобразователь, с по-)мощью которого осуществляется отстройка от влияния биений стержня в процессе контроля на его результаты.Недостатком измеритя тся низкая достовери льку ультразвуковой п 2слойных металлических листах и изделиях, изготовленных из них, в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение достоверности контроля многослойных металлических изделий за счет исключения влияния поверхностных дефектов на результаты контроля - достигается за счет того, что искательная головка, содержащая корпус, размещенный в корпусе демпфер, закрепленный на его торце пьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, снабжена двумя идентичными дополнительными .катушками индуктивности, соединенными последовательно-согласно, корпус выполнен в виде ферритового кольца, на котором размещена первая катушка, а дополнительные катушки расположены диаметрально снаружи ферритового кольца у его рабочего торца. 1 ил.,наряду с внутренними дефектами контролируемого объекта в равной степени фиксир ет и внешние его повреждения типа вмятин, забоин, царапин и рисок, не влияющих на качество изделия. А электромагнитный преобразователь, выполненныйв виде катушки индуктивности, нечувствителен к поверхностн ы м дефектам и не может быть. испол ьзован для отстройки от них.Известен дефектоскоп, содержащий генераторы и приемники ультразвуковых и электромагнитных сигналов, излучающую и приемную ультразвуковые головки, связанные соответственно с выходом генератора и входом приемника ультразвуковых сигналов, антенны, связанные с выходом генератора электромагнитных сигналов и входом55 приемника этих сигналов, при этом каждая ультразвуковая головка и соответствующая антенна объединены в одну измерительную головку, которая выполнена в виде кольцевого пьезопреобразователя, через центральное отверстие которого пропущена эта антенна, а контактирующая часть измерительной головки выполнена из звукопрозрачного материала, например пресс-материала типа оргстекла,Измерительная головка, описанного дефектоскопа, имеет тот же недостаток, что и предыдущая, так как ультразвуковой кольцевой преобразователь чувствителен в равной степени к внутренним дефектам и поверхностным повреждениям, а антенны предназначены для. контроля радиопрозрачной части изделия и не могут быть использованы для отстройки от регистрации поверхностных повреждений нерадиопрозрачной части изделия.Наиболее близкой к изобретению является комбинированная измерительная головка для ультразвукового резонансного толщиномера, содержащая корпус, размещенный в корпусе демпфер, закрепленный на его торце пьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, выполненную в виде плоской спирали.Однако такая измерительная головка предназначена для измерения толщины стенок металлических изделий через пленочное покрытие с изменяющейся толщиной при помощи ее ультразвукового преобразователя, а ее катушка индуктивности предназначена для отстройки от влияния изменений толщины пленки на результаты измерения толщины изделия. Измерительная головка не может быть использована для выявления дефектов ввиду высокой чувствительности ультразвукового преобразователя к поверхностным дефектам и низкой чувствительности к ним катушки индуктивности, выполненной в виде плоской спирали, Кроме того, дефекты могут регистрироваться только одновременно обоими элементами; пьезопреобразователем и катушкой индуктивности из-за их осевой симметрии в измерительной головке, что не позволяет разделить их регистрацию.Цель изобретения - повышение достоверности контроля многослойных металлических изделий за счет исключения влияния поверхностных дефектов на результаты контроля,Поставленная цель достигается тем, что она снабжена двумя идентичными дополнительными цилиндрическими катушками индуктивности, соединенными последовательно-согласно, корпус представляет со 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 бой ферритовое кольцо, первая катушка индуктивности выполнена цилиндрической и расположена снаружи ферритового кольца, а дополнительные катушки индуктивности установлены диаметрально снаружи ферритового кольца у рабочего торца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярны плоскостям витков первой катушки индуктивностиПредлагаемая искательная головка отличается известной наличием дополнительных цилиндрических катушек индуктивности, соединенных последовательно-согласно, что позволяет дважды выделять сигнал от одного и того же поверхностного дефекта, корпусом, представляющим собой ферритовое кольцо, что повышает добротность катушек индуктивности, а следовательно, и их чувствительность, выполнением первой катушки индуктивности цилиндрической и ее расположением снаружи ферритового кольца, что обеспечивает защиту катушек индуктивности от электромагнитных помех со стороны пьезоэлемента, установкой дополнительных катушек диаметрально снаружи ферритового кольца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярны плоскостям витков первой катушки индуктивности, позволяющей выявлять с помощью катушек индуктивности поверхностные дефекты прежде, чем они обнаружены и зафиксированы пьезоэлементом, и выделять только поверхностные дефекты.На чертеже представлена комбинирован ная искательная головка.Искательная головка содержит корпус, представляющий собой ферритовое кольцо 1, размещенный в корпусе демпфер 2, пьезоэлемент 3, закрепленный на его торце, катушки 4 индуктивности, выполненную цилиндрической и расположенную снаружи ферритового кольца 1 соосно ему, дополнительные цилиндрические катушки 5 и 6 индуктивности, соединенные последовательно-согласно, установлен н ые диаметрал ьно. снаружи ферритового кольца 1 у рабочего его торца так, что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярн ы плоскостям витков катуш ки 4.Искательная головка предназначена для автоматизирован ного ультразвукового контроля изделий, например, многослойных металлических листов теневым методом, С этой целью по обе стороны контролируемого листа устанавливаются соосно одна против другой две искательные головки и одновременно синхронно перемещаются вдоль этого объекта. При этом пьезоэлемент 3 одной искательной головки)50 55 работает в режиме излучения, а пьезбэлемент 3 другой искательной головки - в режиме приема. Одновременно катушка 4 в каждой искательной головке работает в режиме излучения, а катушки 5 и 6 в обеих искательных головках - в режиме приема,Возбуждаемые пьезоэлементом 3 одной искательной головки ультразвуковые колебания вводятся в контролируемое изделие с одной стороны и с противоположной его стороны принимаются пьезоэлементом 3 другой искательной головки. Интенсивность ультразвуковых колебаний, прошедших через изделие, несколько ниже интенсивности колебаний, вводимых в него потому, что при распространении их в толще материала изделия наблюдаются потери энергии за счет отражения, затухания и геометрического расхождения пучка лучей этих колебаний. При постоянной толщине контролируемого изделия, однородности материала слоев изделия, параллельности поверхности ввода колебаний и ей противоположной поверхности и отсутствии дефектов уровень интенсивности колебаний сохраняется почти постОянным. При наличии на пути упругих колебаний дефекта, в зависимости от площади отражающей поверхности дефекта, его местоположения по толщине изделия и от площади сечения пучка ультразвуковых лучей, интенсивность упругих колебаний, поступающих на приемный пьезоэлемент 3, резко падает и может достичь нуля, что может быть зафиксировано любым регистрирующим прибором, подключенным к приемному пьезоэлементу 3. Интенсивность принимаемых ультразвуковых колебаний падает при появлении на пути пучка ультразвуковых колебаний поверхностных повреждений, поскольку они имеют отражателвную способность не хуже внутренних дефектов,Одновременно с пьезоэлементами 3 в каждой искательной головке работают катушки 4 - 6, при этом катушки 4 излучают. электромагнитное поле, возбуждающее в контролируемом изделии вихревые токи, а катушки 5 и 6 принимают обратное воздействие вихревых токов, При автоматизированном контроле искательные головки устанавливаются так, чтобы оси катушек 5 и 6 совпадали с направлением перемещения искательных головок. Тогда за счет того, что индуктивные катушки 5 и 6 размещены непосредственно под индуктивной катушкой 4, выполненной снаружи корпуса 1, в кото-. ром размещен пьезоэлемент 3, регистрирующий дефекты, поверхностные повреждения изделия обнаруживаются катушками 5 и 6 ранее, чем регистрируются пьезоэлементом 3. Это позволяет использовать сигнал, снимаемый с катушек 5 и 6, для переключения пьезоэлементов 3 из режима работы в теневом варианте в режим эхо-импульсного контроля раньше, чем пьезоэлемент 3 зарегистрирует повреждение, Для чего необходимо пьезоэлемент 3 искательной головки, катушки 5 и 6:которой обнаружили поверхностное повреждение, выключить из работы, а пьезоэлемент 3,противоположной искательной головки, перевести в режим излучения и приема. Поскольку ввод и прием ультразвуковых колебаний, в этом случае, осуществляется со стороны изделия. противоположной обнаружен ному поверхностному повреждению с помощью катушек 4 - 6, это повреждейие пьезоэлементом 3 не регистрируется,Выявление поверхностных повреждений в изделии катушками индуктивности осуществляется за счет наведения вихревых токов катушкой 4. Электромагнитноеполе вихревых токов, наведенных в изделйи, возбуждает в катушках 5 и 6 ЭДС, которые при отсутствии внешних повреждений изделия равны по величине и противоположны по знаку. В результатесложения этих ЭДС, за счет последовательно-согласного включения катушек 5 и 6, на выходе катушек разность ЭДС равна нулю. При наличии повреждения поверхности изделия появляются тангенциональные составляющие электромагнитного поля вихревых токов, которые воздействуют на катушки 5 и 6, плоскости витков которых перпендикулярны плоскости изделия. Поскольку обе катушки 5 и 6 при приближении к повреждению искательной головки находятся по одну сторону от него, в катушках 5 и 6 появляются ЭДС одного знака,.а при последовательно-согласном включениикатушек 5 и 6 они суммируются и на выходе катушек 5 и 6 выделяется сигнал для переключения режима работы пьезоэлементов 3 из теневого в эхо-импульсный. Эхо-импульсный контроль осуществляется до тех пор, пока пьезоэлемент 3 не пройдет через поверхностное повреждение. Если при этом пьезоэлемент 3 зафиксирует дефект, то он будет только внутренним потому, что внешний дефект может быть только на противоположной стороне ввода и приема ультразвуковых колебаний, а сигнал от такого дефекта совпадет с донным и не зарегистрируется. После того, как искательная головка пройдет в процессе контроля над поверхностным повреждением изделия, обе катушки 5 и 6 снова окажутся по одну сторону от повреждения и на них снова выделится сигнал, по которому произойдет переключение1728787 Составитель Э.ИвановРедактор Н.Рогулич Техред М,Моргентал Корректор И,Муска Заказ 1405 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 пьезоэлементов 3 теперь из эхо-импульсного в исходный теневой режим работы,При наличии внешних дефектов одновременно с обеих сторон контролируемого изделия сигнал переключения появится одновременно на катушках 5 и 6 в обеих искательных головках, что явится сигналом на остановку контроля и причиной для проверки такого участка изделия в ручном зеркально-теневом варианте.Переключение пьезоэлементов искательных головок из режима теневого контроля в режим эхо-импульсного контроля позволяет избежать регистрации внешних повреждений поверхностей изделия, которые или не оказывают влияния на качество изделия, или устраняются при дальнейшей обработке его, и повысить достоверность контроля. Теневой метод чувствителен как к внутренним, так и к внешним дефектам, но зато не имеет неконтролируемых зон вблизи поверхностей, что является его достоинством, Эхо-импульсный метод имеет неконтролируемые зоны вблизи поверхностей, но не фиксирует поверхностные дефекты со стороны противоположной поверхности ввода и приема ультразвуковых колебаний, что является преимуществом этого метода. Таким образом, предлагаемая головкапозволяет исключить перебраковку в процессе контроля изделий и свести до минимума неконтролируемую зону вблизи его5 поверхностей,Формула изобретенияКомбинированная искательная головкадля неразрушающего контроля, содержащая корпус, размещенный в корпусе де 10 мпфер, закрепленный на его торцепьезоэлемент и соосную с корпусом катушку индуктивности, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения достоверности контроля многослойных металлических изде 15 лий за счет исключения влиянияповерхностныхдефектов на результаты контроля, она снабжена двумя идентичнымидополнительными цилиндрическими катушками индуктивности, соединенными после 20 довательно-согласно, корпус представляетсобой ферритовое кольцо, первая катушкаиндуктивности выполнена цилиндрическойи расположена снаружи ферритового кольца, а дополнительные катушки индуктивно 25 сти установлены диаметрально снаружиферритового кольца у рабочего торца так,что их оси параллельны между собой, а плоскости витков перпендикулярны плоскостям витков первой катушки индуктивности.Г,