Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода

(50 4 0 01 И 29/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке не- разрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.Я. Кондрацкий, И.И. Фак и О.В. Литвинов(56) Авторское свидетельство СССР У 107280, кл. С 01 И 29/04, 1956.Авторское свидетельство СССР Р 461349, кл. С 01 И 29/04, 1973. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ ВВОДА (57) Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединений. Целью изобретения являются повышение производительности контроля путем автоматической установки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний благодаря взаимодействию магнитных полей постоянного.ЯО 1245994 А 1 магнита и электромагнита и расширение области применения за счет возможности использования преобразователя как при ручном, так и при автоматизированном контроле. Первоначальный угол ввода устанавливается подачей на электромагнит постоянноготока заданной полярности и величины,в результате чего постоянный магнит,жестко связанный с поворотным элементом и установленный симметричноотносительно его оси вращения междуполюсами электромагнита, поворачивается так, что перпендикулярнаяоси вращения поворотного элементаакустическая ось пьезопластины занимает определенное положение. Затемв ходе контроля на электромагнит одают циклическое напряжение, везультате чего цилиндрический повоотный элемент с закрепленной наем пьезопластиной совершает повоотные колебания, что обеспечиваетачание угла ввода ультразвуковыхолебаний в контролируемое изделие,ил, 1245994Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле сварных соединеНий, например листов.Цель изобретения - повышение производительности контроля и расширение области применения за счет автоматической настройки первоначального угла ввода ультразвуковых колебаний и возможности использования преобразователя как при ручном, таки при автоматическом контроле,На фиг. 1 представлен ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода по оси вращения поворотного элемента, разрез; на фиг. 2 резрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 схема прозвучивания сварного соединения преобразователем с переменнымуглом ввода.Ультразвуковой преобразователь с переменным углом ввода содержит полый корпус 1, установленный в нем с возможностью вращения цилиндрический поворотный элемент 2 и закрепленную на поворотном элементе пьезопластину 3, акустическая ось которой перпендикулярна оси вращения поворотного элемента 2, Также преобразователь содержит электромагнит 4 и постоянный магнит 5, жестко связанный с поворотным элементом 2 и установленный симметрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита 4,Кроме того, преобразователь содержит расположенный с тыльной стороны пьезопластины 3 демпфер 6, расположенную с противоположной стороны пьезопластины 3 систему 7 и покрывающий изнутри корпус 1 поглотитель 8. Жидкость 9 заполняет полость корпуса 1, Постоянный магнит 5 может быть выполнен, например, цилиндрическим с намагниченностью вдоль одного из диаметров и жестко крепиться к торцу поворотного элемента 2, размещаясь в то же время в кольцевом зазоре электромагнита 4. Позицией 10 (фиг,4) обозначено контролируемое из,целие.Преобразователь с переменным углом ввода работает следующим образом,При обесточенном электромагните 4 постоянный магнит 5 устанавливается так, что его ось намагничивания совпадает с осью симметрии магнитопро 45 50 55 15 20 25 ЗО 35 40 вода электромагнита 4 (фиг. 2). Таккак постоянный магнит 5 может занятьположение диаметрально противоположное рабочему в конструкции преобразователя предусмотрен ограничитель (не показан), обеспечивающий установку магнита 5 и поворотного элемента 2 с пьезопластиной 3 в рабочее положение, Первоначальный угол ввода колебаний устанавливается на электромагнит 4 постоянного тока заданной полярности и величины, Угол поворота магнита 5 прямо пропорционален величине тока,Затем устанавливают преобразователь на контролируемое изделие 10,изучают и принимают при помощипьезопластины 3, задемпфированнойдемпфером 6, колебания и одновременно подают на электромагнит 4 циклическое напряжение. Угол ввода, частота и размах колебаний угла вводаотносительно первоначально установленного угла определяются параметрами подаваемого циклического напряжения и могут в ходе контроля плавноизменяться.Цилиндрическая форма поворотногоэлемента выполненного, например, изоргстекла, обеспечивает уравновешенность системы и минимальное сопротивление жидкости 9 при повороте,что увеличивает быстродействие преобразователя, Поглотитель 8 предотвращает возникновение реверберационных шумов внутри корпуса 1. Использование системы 7 линз, вписанныхв цилиндр, образуемый поворотнымэлементом 2, позволяет повысить достоверность контроля, не нарушая приэтом цилиндрической формы поворотного элемента 2. Высота А установки поворотного элемента 2 выбирается в зависимости от необходимого диапазона углов ввода ультразвуковых колебаний в изделие 10, Так, например, высоту Н установки поворотного элемента 2, исходя из условия прозвучивания верхней части сварного шва изделия 10 однократно отраженным лучом, углом ввода, равным 50 , при пересечении соосью шва у наружной поверхности и прозвучивания нижней части сварного шва изделия 10 прямым лучом с угломоввода, равным 70 , при пересечении с осью на глубине 0,75-0,83 от толщиныд изделия,выбираютиз выражения1 дагсзп(зп 7се сгде Х = 0,05-0,30;с - скорость распространенияпродольных колебаний в жидкости 9;С - скорость распространения поперечных колебаний в материале контролируемогоизделия 10.При контроле сварных соединений изделий 10 из стали и алюминия и при использовании в качестве жидкости 9 воды выражение для выбора Н принймает видН= 10Й 1 аТак, преобразователь с Н=20 мм обеспечивает контроль изделия 10 с толщиной й 8-40 мм только за счет качания угла ввода без перемещения преобразователя по поверхности изделия 10,Таким образом, УЗ преобразователь с переменным углом ввода обеспечивает повышение производительности контроля за счет возможности произведения автоматической установки первоначального угла ввода благодаря взаимодействию магнитных полей постоянного магнита и электромагни 0 )1-С агсзп(зп 50)с5 та и расширяет область примененияза счет возможности использованияпреобразователя как при ручном, таки при автоматизированном контролеблагодаря изменению в широких преде 10лах параметров контроля: угла ввода,пределов изменения (качания) углаввода и скорости (частоты) измененияугла ввода,15 формула изобретенияУльтразвуковой преобразователь спеременным углом ввода, содержащийполый корпус, заполненный жидкостью,20 установленный в нем с возможностьювращения поворотный элемент, пьезопластину, закрепленную на поворотном элементе, и электромагнит, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительностиконтроля и расширения области применения, он снабжен постоянным магнитом, жестко связанным с поворотным элементом и установленным сим 30 метрично относительно его оси вращения между полюсами электромагнита,поворотный элемент выполнен цилиндрическим, а акустическая ось пьезопластины перпендикулярна оси вращения поворотного элемента,1245994 Составитель В. ГондаревскийТехред О.Сопко Корректор М.Пожо Редактор Н. Яцола Заказ 3993/37 Тираж 778ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4