Устройство для ручного ультразвукового контроля немагнитных заготовок

Устройство для ручного ультразвукового контроля немагнитных заготовок цилиндрической формы, высота которых не превышает их диаметра, содержащее ультразвуковой преобразователь, резьбовой стержень со ступенчатым буртиком, на одном из его концов, поводок с резьбовым отверстием, в одном из плеч и гладким отверстием в другом, навинченный резьбовым отверстием на стержень, тяговую нить, пропущенную через гладкое отверстие поводка и закрепленную одним концом на свободном конце стержня, а вторым - на кольце, установленным на ультразвуковой преобразователь с возможностью вращения на нем, круговую градусную шкалу и линейную шкалу с круглым отверстием на одном ее конце и продольным пазом вдоль оси шкалы, в который при контроле вставляется ультразвуковой преобразователь, вакуумную присоску закрепленную на стержне со стороны ступенчатого буртика для неподвижного крепления стержня на торцевой поверхности контролируемой заготовки, линейная шкала установлена круглым отверстием на малую ступень буртика стержня с возможностью ее вращения и ее осевое смещение ограничено большой ступенью буртика стержня, а градусная шкала и присоска, с помощь малой ступени буртика стержня, с одной стороны и шайбы с гайкой, с другой стороны, неподвижно крепятся к стержню.

При круговом сканировании преобразователя, нить накладывается на стержень и ее длина уменьшается. В результате преобразователь постепенно приближается к стержню и описывает спираль Архимеда, при этом траектория каждого оборота преобразователя находится на постоянном расстоянии от траектории предыдущего оборота. 1 п.ф., 4 илл.

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля немагнитных изделий цилиндрической формы, высота которых не превышает их диаметра, на предмет отсутствия внутренних дефектов, в частности для входного контроля заготовок в мелкосерийном и единичном производстве. Патентуемая полезная модель может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения.

В мелкосерийном производстве существует серьезная проблема входного ультразвукового контроля качества заготовок. Автоматизированный ультразвуковой контроль является наиболее достоверным и точным за счет сканирования ультразвукового преобразователя по заданной программе, последующей компьютерной обработки и документирования результатов контроля, но требует больших финансовых, материальных и энергетических затрат на оборудование. Ручной контроль не требует таких больших материальных и финансовых затрат, однако трудоемок, менее достоверен из-за произвольного сканирования, влияния человеческого фактора и отсутствия объективного считывания координат. Проблема может быть решена только путем создания вспомогательных устройств и механизмов, восполняющих недостатки ручного контроля.

Известен автомат [1] для ультразвукового контроля дисков, содержащий станину, установленный на ней стол с приводом вращения, блок управления скоростью вращения стола, ультразвуковой генератор, сканирующий узел, включающий в себя рычаг с искательной головкой (ультразвуковым преобразователем), блок индикации, штангу с отверстием, подпружиненную вдоль своей оси и размещенную параллельно поверхности стола, копир в виде спирали постоянного шага, установленный по периметру стола, и электромагнит, закрепленный на штанге у кромки оси отверстия, рычаг подпружинен относительно штанги вдоль своей продольной оси и одним концом контактирующей с отверстием штанги, а вторым с копиром.

Однако, автомат для ультразвукового контроля дисков имеет недостатки:

- предназначен для крупносерийного производства и не выгоден в мелкосерийном производстве;

- имеет сложную конструкцию для его практической реализации;

- имеет высокое энергопотребление, зависящее от веса контролируемого объекта;

- обладает большой металлоемкостью;

- габариты автомата требуют больших производственных площадей.

Известно также устройство [2] для ручного ультразвукового контроля с линейной шкалой заготовок изделий цилиндрической формы, высота которых не превышает их диаметра и имеет припуск под контроль, характеризующееся тем, что содержит стержень с резьбой по его образующей и со ступенчатым буртиком на одном из его концов, которым вворачивается в осевое отверстие заготовки изделия, поводок, выполненный в виде Г-образного водила с гладким отверстием на одном плече и резьбовым отверстием на другом, наворачиваемый резьбовым отверстием на свободный конец стержня, нить, пропущенную одним концом через гладкое отверстие поводка и закрепленную на свободном торце стержня, а другим концом соединенную с разжимным концом, одеваемым на ультразвуковой преобразователь с возможностью вращения на нем, круговую градусную шкалу, прижимаемую к контролируемому объекту малой ступенью буртика стержня, и радиальную линейную шкалу в виде плоской планки с продольным окном, установленную с возможностью вращения на малой ступени буртика и с ограничением от осевых перемещений большой ступенью буртика.

Устройство [2] обладает рядом преимуществ в сравнении с вышеописанным автоматом [1] для ультразвукового контроля дисков. Устройство позволяет проводить ручной контроль с достоверностью и производительностью автоматизированного контроля, имеет минимальную металлоемкость, простую конструкцию, не требует затрат электроэнергии.

Однако устройство [2] имеет серьезный недостаток: оно не может быть использовано при отсутствии у объекта контроля достаточного припуска под ультразвуковой контроль, необходимого для крепления в объекте контроля стержня с резьбой и ступенчатым буртиком.

Несмотря на имеющийся недостаток, устройство [2] является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели по своей конструкции, принципу работы и техническому результату, поэтому оно принимается за прототип.

Задачей предлагаемой полезной модели является устранение недостатков аналога и прототипа. Полезная модель должна обеспечить простоту конструкции и процесса сканирования.

Целесообразно выполнение устройства непосредственно на поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний заготовки, используя ее в качестве основания устройства, на котором с помощью вакуумной присоски установлен резьбовой стержень со ступенчатым буртиком на одном из его концов, обращенном к заготовке. Градусная шкала и присоска, со стороны ее внутренней полости, прижаты шайбой и гайкой к малой ступени буртика стержня, при этом линейная шкала установлена ее круглым отверстием, на одном конце, на малую ступень буртика стержня с возможностью осевого вращения вокруг него и с ограничением осевого перемещения, с одной стороны гайкой фиксирующей круговую шкалу и присоску, с другой стороны большой ступенью буртика стержня. По резьбе стержня перемещается поводок в виде V-образного водила, укладывающей виток к витку на стержне нить, жестко связывающую стержень с преобразователем, и сокращающую расстояние между ними в процессе каждого оборота преобразователя вокруг стержня.

Такая конструкция устройства позволяет проводить контроль немагнитных заготовок, не требует припуска под контроль более 2 мм, превышающего припуск под «мертвую» зону, позволяет перемещать ультразвуковой преобразователь по спирали Архимеда, исключить пропуск дефектов в заготовке, отсчитывать угловые и линейные координаты выявляемых дефектов и достичь заявленного технического результата.

Заявителям неизвестно использование отличительных признаков устройства с достижением указанного результата.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:

на фиг.1 - представлен общий вид устройства;

на фиг.2 - показан вид А на фиг.1;

на фиг.3 - показан выносной элемент I на фиг.1;

на фиг.4 - показан выносной элемент II на фиг.2. Устройство содержит: стержень 1, поводок 2, нить 3, разжимное кольцо 4, дефектоскоп 5, ультразвуковой преобразователь 6, установленный на объекте контроля - цилиндрической заготовке 7, круговую градусную шкалу 8 и линейную шкалу 9. Стержень 1 выполнен с резьбой 10 на его цилиндрической поверхности и со ступенчатым буртиком 11, на одном из его концов. Вакуумная присоска 12 и градусная шкала 8 прижаты гайкой 13 (фиг.4) и шайбой 14 к малой ступени буртика 11 стержня 1. Линейная шкала 9 представляет собой планку с продольным окном 15, установленную круглым отверстием на малую ступень буртика 11 стержня 1. Осевое смещение линейной шкалы 9 ограничивается большой ступенью буртика 11 (фиг.4) стержня 1. Поводок 2 выполнен в виде V-образного водила с гладким отверстием 16 в одном из плеч и резьбовым отверстием 17 в другом, которым он наворачивается на свободный конец стержня 1. Нить 3 пропущена через гладкое отверстие 16 поводка 2 и закреплена на свободном торце стержня 1 одним концом, а другим соединена с разжимным кольцом 4, установленным на преобразователь 6 с возможностью вращения на нем.

Устройство работает следующим образом:

Сначала на малую ступень буртика 11 стержня 1 устанавливают круглым отверстием линейную шкалу 9 с продольным окном 15, к этой же ступени буртика 11 гайкой 13 и шайбой 14 прижимается градусная шкала 8 и вакуумная присоска 12, а большой ступенью буртика 11 ограничивают осевое смещение линейной шкалы. Затем определяют центр на поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний контролируемой заготовки 7. На центр соосно оси заготовки 7 устанавливают стержень 1 с резьбой 10 и вакуумной присоской 12. Навинчивают на свободный конец стержня 1 поводок 2 резьбовым отверстием 17, таким образом, чтобы между верхним торцом стержня 1 и поводком 2 осталось 2-3 витка резьбы 10. В гладкое отверстие 16 поводка 2 пропускают нить 3 и конец ее закрепляют на верхнем торце стержня 1, а второй конец нити 3 закрепляют на разжимном кольце 4, установленным на ультразвуковой преобразователь 6 с возможностью вращения на нем. При этом длина нити должна быть такой, чтобы в начале контроля преобразователь 6 устанавливался при ее натяге на край верхней торцевой поверхности заготовки 7.

Преобразователь 6 подключают к дефектоскопической ультразвуковой аппаратуре 5. На стандартных образцах типа КСО-2 настраивают чувствительность ультразвуковой аппаратуры. После чего преобразователь 6 устанавливают на поверхность контролируемой заготовки 7 внутри продольного окна 15 линейной шкалы 9 и начинают перемещать его по окружности торца заготовки 7, постоянно наблюдая за натяжением нити 3. Нить 3, поворачивая поводок 2, с каждым оборотом наматывается на один виток резьбы 10 стержня 1. Поскольку длина витка резьбы 10 равна одному шагу радиального перемещения преобразователя 6, преобразователь 6 равномерно, по спирали Архимеда, приближается к центру торцевой поверхности заготовки 7. В результате устройство позволяет равномерно просканировать всю торцевую поверхность заготовки 7, что исключает пропуск дефектов. При обнаружении дефекта в теле заготовки 7, перемещение преобразователя 6 останавливают и по градусной шкале 8 определяют угловую координату. А линейную координату определяют по шкале 9. В результате устройство позволяет не только не пропустить дефекты при ручном сканировании, но и документировать результаты контроля в журнале и вручную оформить дефектограмму, или, внося в компьютер дефектоскопической аппаратуры координаты дефекта, сформировать дефектограмму и протокол результатов контроля и распечатать их на принтере.

Таким образом, предлагаемое устройство для ручного ультразвукового контроля не требует дополнительного припуска под контроль для установки стержня, обеспечивает его установку с помощью присоски и позволяет сканировать ультразвуковой преобразователь по заданной программе в виде спирали Архимеда, исключить субъективный человеческий фактор произвольного сканирования за счет упорядоченного сканирования, повысить достоверность ручного ультразвукового контроля, осуществить отсчет угловых координат по окружности и линейных координат по радиусу заготовки, задокументировать результаты контроля в протоколе и дефектограмме.

Источники информации.

1 Патент РФ 75047 «Установка для автоматизированного ультразвукового контроля крупногабаритных изделий в виде тел вращения» кл. G01N, с приоритетом от 29.02.2008 г.

2 Патент РФ 108848 «Устройство для ручного ультразвукового контроля с линейной шкалой» кл. G01N, с приоритетом от 20.04.2011 г.

Устройство для ручного ультразвукового контроля немагнитных заготовок цилиндрической формы, высота которых не превышает их диаметра, содержащее ультразвуковой преобразователь, резьбовой стержень со ступенчатым буртиком на одном из его концов, поводок, с резьбовым отверстием, в одном из плеч и гладким отверстием в другом, навинченный резьбовым отверстием на стержень, тяговую нить, пропущенную через гладкое отверстие поводка и закрепленную одним концом на свободном конце стержня, а вторым - на кольце, установленным на ультразвуковой преобразователь с возможностью вращения на нем, круговую градусную шкалу и линейную шкалу с круглым отверстием на одном ее конце и продольным пазом вдоль оси шкалы, в который при контроле вставляется ультразвуковой преобразователь, отличающееся тем, что снабжено вакуумной присоской со стороны ступенчатого буртика стержня для неподвижного крепления его на торцевой поверхности контролируемой заготовки, при этом линейная шкала установлена круглым отверстием на малую ступень буртика стержня с возможностью ее вращения, и ее осевое смещение ограничено большой ступенью буртика стержня, а градусная шкала и присоска, с помощь малой ступени буртика стержня, с одной стороны и шайбы с гайкой с другой стороны неподвижно крепятся к стержню, кроме того, поводок выполнен в виде V-образного водила.