專(zhuān)利名稱(chēng)：管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)及測(cè)量方法，用于核燃料包殼管以及類(lèi)似管材的壁厚檢測(cè)。
背景技術(shù)：
核燃料包殼作為包容并封裝燃料芯塊的載體，起著避免芯塊受冷卻劑的腐蝕與機(jī)械沖蝕、包容裂變產(chǎn)物以及為燃料元件提供結(jié)構(gòu)支撐的作用，它充當(dāng)了核電站安全首道防線的角色。由于核燃料包殼所處的工作環(huán)境惡劣以及特殊的工作要求，從而對(duì)包殼材料性能要求很高。鋯合金因?yàn)槠錈嶂凶游战孛嫘。猩派湫缘?，耐蝕性與機(jī)械穩(wěn)定性好，與燃料及裂變產(chǎn)物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，很好地滿(mǎn)足了核電站包殼管對(duì)于材料的高要求，從而廣泛應(yīng)用于壓水堆中。包殼管從鋯錠需經(jīng)熱擠壓、機(jī)加工等工序最后加工成管坯成品，再由管坯成品經(jīng)多道次Pilger軋制、熱處理、除油及酸洗、機(jī)加工、無(wú)損檢測(cè)等工序最終才制成成品。為了保證經(jīng)多道次Pilger軋制這一重要工序后，管坯件到成品管規(guī)定的尺寸要求，必須將熱擠壓造成的壁厚不均測(cè)量出來(lái)，并通過(guò)機(jī)加工控制在合適的范圍內(nèi)，這是包殼加工成敗的關(guān)鍵之一。超聲波檢測(cè)雖然已廣泛應(yīng)用于我國(guó)管材生產(chǎn)中，但是在包殼管坯生產(chǎn)中，多數(shù)核心設(shè)備都是從國(guó)外進(jìn)口而來(lái)，例如西北鋯管有限責(zé)任公司用于包殼管成品管材尺寸連續(xù)測(cè)量的R0TA25多通道數(shù)字化超聲波檢測(cè)系統(tǒng)就是從德國(guó)進(jìn)口的。該設(shè)備可在對(duì)管材進(jìn)行超聲波探傷、保證內(nèi)在質(zhì)量的同時(shí)，完成對(duì)管材直徑、內(nèi)徑和壁厚等尺寸的測(cè)量，提高了檢驗(yàn)效率和檢驗(yàn)質(zhì)量。然而該設(shè)備價(jià)格昂貴，且適宜管件成品的檢測(cè)，其檢測(cè)重點(diǎn)是對(duì)成品管進(jìn)行探傷，在管件壁厚單項(xiàng)測(cè)量上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，也不具備指導(dǎo)測(cè)量后壁厚的修磨功能。在管件壁厚測(cè)量上，常常還采用手持式超聲測(cè)厚儀。手持式超聲測(cè)厚儀使用方便，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)量范圍廣。但是由于采用人工檢測(cè)的方式使得檢測(cè)結(jié)果的隨機(jī)誤差很大，而且檢測(cè)效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因而不能滿(mǎn)足核燃料管坯整根管件大量檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠?qū)巳剂瞎芘髡芗M(jìn)行壁厚自動(dòng)超聲波測(cè)量的機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案如下:一種管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，在滑座(15)上裝有與之滑動(dòng)配合的滑板(16)，該滑板(16)與滑桿座(2)相固定，在滑桿座(2)中通過(guò)滑動(dòng)軸承(5)支承有滑桿(3)，該滑桿(3)的上端與氣缸(I)的活塞桿相固定，氣缸(I)安裝于滑桿座(2)的頂部，滑桿(3)的下端與雙鉸鏈座(7)的頂部相固定，所述雙鉸鏈座(7)的底部與連接架(9)鉸接，該連接架(9)與探頭支撐殼體(10)的上端固定，在探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)中裝有超聲波探頭(11)，所述探頭支撐殼體(10)下端與尼龍塊(12)相連，該尼龍塊(12)的中心孔(12a)與探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)連通，并且尼龍塊(12)的底部設(shè)有圓弧形的通槽(12b)，尼龍塊(12)的中心孔(12a)的下孔口在該通槽(12b)的槽底；在所述探頭支撐殼體(10)的中部開(kāi)有一個(gè)進(jìn)液口，探頭支撐殼體(10)的上部開(kāi)有多個(gè)出液口，所述進(jìn)液口和出液口均與探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)相通。本發(fā)明中的滑座通過(guò)螺栓固定于數(shù)控砂帶磨床的磨頭上。氣缸的活塞桿能夠帶動(dòng)滑桿向下移動(dòng)，使懸掛安裝在雙鉸鏈座的各部件隨滑桿一起下移，直至尼龍塊底部的圓弧形通槽抵接在管材上，并且尼龍塊中心孔的下孔口由管材密封。為了保證每次檢測(cè)時(shí)探頭的位置正確，要求機(jī)構(gòu)有自適應(yīng)的能力，因而在該機(jī)構(gòu)中采用了一個(gè)雙鉸鏈座，從而保證探頭在與管材軸線平行方向以及水平垂直方向能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證每次氣缸動(dòng)作驅(qū)動(dòng)尼龍塊落下壓在管材上時(shí)，兩者的相對(duì)位置始終正確。由于超聲波在空氣中發(fā)散嚴(yán)重，故在測(cè)量時(shí)，探頭與管材之間應(yīng)當(dāng)充滿(mǎn)耦合劑，以排除空氣(通常采用水作為耦合劑)。由于水中聲速是鋯中的1/3，聲波從水中入射管件時(shí)，產(chǎn)生折射后波束變寬，為了提高檢測(cè)靈敏度，故采用聚焦探頭，探頭頻率為5MHZ，直徑為5in。檢測(cè)時(shí)，耦合劑從探頭支撐殼體中間部分的進(jìn)液口流入，從殼體靠近上部均布的多個(gè)出液口流出，這樣使得超聲波探頭始終浸在耦合劑中，從而很好地與空氣隔絕。本發(fā)明使得探頭不直接與工件接觸，從而不僅適宜檢測(cè)表面光滑的工件，也適宜表面粗糙的工件的壁厚測(cè)量。由于不與工件接觸，因而檢測(cè)時(shí)不會(huì)磨損探頭，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。本發(fā)明測(cè)量精度高，穩(wěn)定性和可靠性好，不僅操作簡(jiǎn)單、方便，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用、測(cè)量效率高，其測(cè)量結(jié)果通過(guò)與數(shù)控砂帶磨床數(shù)控系統(tǒng)通信，能指導(dǎo)其后的管件壁厚精確修磨，以保證管件壁厚的均勻性。因此，本發(fā)明不僅適用于核燃料包殼管坯的壁厚修磨，也可以在其它類(lèi)似的管材上應(yīng)用。在所述滑座(15)上開(kāi)有與滑板(16)相適應(yīng)的滑槽，滑板(16)位于該滑槽中，并由壓板(17)限位，該壓板(17)與滑座(15)相固定。以上結(jié)構(gòu)組裝容易，滑板沿滑座平移快捷、順暢，能夠按需要在前后方向調(diào)整超聲波探頭的位置。在所述滑板(16)內(nèi)裝有螺母，該螺母與手柄(6)的桿部螺紋配合，所述手柄(6)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑座(15)上，該手柄(6)的柄部為圓盤(pán)結(jié)構(gòu)。以上結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的柄部即可帶動(dòng)滑板平移，操作既簡(jiǎn)單又方便。所述探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)的上端為擴(kuò)口，該擴(kuò)口中裝有封蓋組件，且封蓋組件中穿設(shè)有調(diào)節(jié)桿(8)，該調(diào)節(jié)桿(8)與封蓋組件螺紋配合，且調(diào)節(jié)桿(8)的下端安裝超聲波探頭(11)。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)桿，可以帶動(dòng)超聲波探頭在上下方向移動(dòng)，以方便測(cè)量前的調(diào)試工作。為了方便尼龍塊安裝，一方面使尼龍塊安裝牢靠，另一方面避免尼龍塊與探頭支撐殼體之間發(fā)生耦合劑泄露，所述尼龍塊(12)的中心孔(12a)為上大下小的臺(tái)階孔，該臺(tái)階孔的大直徑段將探頭支撐殼體(10)的下端套入，并通過(guò)徑向上穿設(shè)的螺釘與探頭支撐殼體上開(kāi)設(shè)的環(huán)槽的連接使二者相連，連接后尼龍塊(12)能繞探頭支撐殼體(10)轉(zhuǎn)動(dòng)。在所述尼龍塊(12)底部的通槽(12b)內(nèi)嵌裝有密封硅膠條(20)，該密封硅膠條
(20)環(huán)繞在尼龍塊中心孔(12a)下孔口的外圍。以上結(jié)構(gòu)使得尼龍塊具有良好的密封效果，很好地實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)時(shí)超聲波探頭與空氣隔絕，保證了檢測(cè)的精度。尼龍塊采用硅膠條作為密封材料，通過(guò)粘接的方式粘接在尼龍塊上，硅膠密封條在尼龍塊上獨(dú)特的布置方式使得硅膠條壽命大大提高，并且由于硅膠條有一定的伸縮性，從而保證了當(dāng)管件實(shí)際外徑與外徑理論值存在一定偏差時(shí)，超聲波探頭仍能良好地與空氣隔絕。所述密封硅膠條(20)為方形，該密封硅膠條(20)的斷面為菱形。以上結(jié)構(gòu)使得密封硅膠條伸出尼龍塊部分的形狀為三角形，當(dāng)密封硅膠條磨損后，伸出部分形狀仍為三角形，這樣既保證了密封效果，同時(shí)還耐磨。在所述密封硅膠條(20)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有砂帶(21)，該砂帶(21)為圓弧形，并固定在尼龍塊(12)底部的通槽(12b)內(nèi)。砂帶的作用是防止尼龍塊與管件直接接觸，從而保證尼龍塊不磨損，砂帶磨損后可進(jìn)行更換。尼龍塊與密封硅膠條以及砂帶一起組成耦合劑密封塊，通過(guò)更換不同尺寸的耦合劑密封塊可以實(shí)現(xiàn)不同外徑工件的壁厚測(cè)量。本發(fā)明的目的之二在于提供一種能夠?qū)巳剂瞎芘髡芗M(jìn)行部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案如下:一種利用以上測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量的方法，包括以下步驟:I)在管材(19)上沿其軸向等間距的設(shè)定若干橫截面，在每個(gè)橫截面等角度間距設(shè)定若干檢測(cè)點(diǎn)；2)將管材(19)的左右兩端采用雙頂尖(18)定位并夾緊，使管材(19)的豎直中心平面與尼龍塊(12)底部通槽(12b)的豎直中心平面盡量重合，管材(19)第一個(gè)橫截面的第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)基本位于尼龍塊(12)的正下方；3)驅(qū)動(dòng)氣缸(I)動(dòng)作，使氣缸(I)的活塞桿帶動(dòng)滑桿(3)向下移動(dòng)，懸掛安裝在雙鉸鏈座(7)上的各部件隨滑桿(3) —起下移，直至尼龍塊(12)底部的圓弧形通槽(12b)抵接在管材(19)上；4)通過(guò)進(jìn)液口向探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)中注入耦合劑(20)，使超聲波探頭(11)完全淹沒(méi)在耦合劑中，管材(19)的部分管壁也浸入耦合劑中，多余耦合劑(20)從出液口流出探頭支撐殼體(10)外；5)控制超聲波探頭(11)發(fā)射超聲波進(jìn)行壁厚測(cè)量；6)轉(zhuǎn)動(dòng)管材(19)，使尼龍塊(12)底部的圓弧形通槽(12b)抵接在同一橫截面的下一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上；7)重復(fù)步驟5)-6)，直至同一橫截面上的所有檢測(cè)點(diǎn)完成壁厚測(cè)量；8)通過(guò)氣缸⑴將尼龍塊(12)抬起，使尼龍塊(12)移動(dòng)到管材(19)軸向的下一橫截面的第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，然后重復(fù)步驟3)-7)，直至所有橫截面的壁厚測(cè)量完成。本發(fā)明的測(cè)量原理為:由于要得到整根管材的壁厚分布，但在實(shí)際測(cè)量中，為了兼顧測(cè)量精度和效率，選擇的測(cè)量方法為:在管材上等間距的選擇若干橫截面，在每個(gè)橫截面再等角度間距選擇若干檢測(cè)點(diǎn)。橫截面間距以及同一橫截面上檢測(cè)點(diǎn)角度間距選擇原則為在此參數(shù)下的測(cè)量結(jié)果，能可靠地代表整根管件的壁厚分布。由于上述管件壁厚測(cè)量方法所得結(jié)果要用于指導(dǎo)后續(xù)的壁厚不均修磨過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)管件壁厚測(cè)量和修磨的自動(dòng)化，并解決以往包殼管坯壁厚測(cè)量和修磨分離帶來(lái)的定位基準(zhǔn)不重合誤差和機(jī)床占地面積大等問(wèn)題，因而采用的測(cè)量機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓固定于修模工序所用的數(shù)控砂帶磨床的磨頭上，從而共用了 X軸伺服電機(jī)，另外管件壁厚測(cè)量和修磨時(shí)都采用同一套夾緊和定位裝置，并且共用了 A軸伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)厚和修磨時(shí)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。信號(hào)處理由超聲波板卡以及數(shù)控系統(tǒng)完成。最終的測(cè)量結(jié)果分兩種形式給出，其一是以壁厚偏差地形圖；其二是以記事本的方式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。方式一用不同顏色表示該區(qū)域壁厚偏差值的大小，該方式直觀清晰，但不能定量；而方式二則能定量地將偏差值記錄下來(lái)，便于后續(xù)數(shù)據(jù)比較和處理。為了避免由于偶然因素造成的測(cè)量不準(zhǔn)確，步驟5)中對(duì)同一檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行三次超聲波壁厚測(cè)量，若同一點(diǎn)三次測(cè)量數(shù)據(jù)中有一數(shù)據(jù)與其他兩個(gè)數(shù)據(jù)差值大于設(shè)定值時(shí)，舍棄該點(diǎn)，并將其余兩點(diǎn)平均值作為該點(diǎn)壁厚值；若三次測(cè)量數(shù)據(jù)任意兩次的差值均小于設(shè)定值時(shí)，將三次測(cè)量的平均值作為該點(diǎn)壁厚值。有益效果:本發(fā)明能夠?qū)巳剂瞎芘髡芗M(jìn)行壁厚自動(dòng)超聲波測(cè)量，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，而且測(cè)量精度和效率高，穩(wěn)定性和可靠性好，其測(cè)量結(jié)果通過(guò)與數(shù)控砂帶磨床數(shù)控系統(tǒng)通信，能自動(dòng)、精確地指導(dǎo)其后的管件壁厚修磨過(guò)程，從而保證了管件壁厚的均勻性。


圖1為測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為尼龍塊以及密封硅膠條、砂帶的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的左視圖。圖5為圖3的俯視圖。圖6為測(cè)量機(jī)構(gòu)安裝在磨頭上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為管材的夾緊示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1、圖2、圖6所示，管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)具有滑座15，滑座15為矩形平板結(jié)構(gòu)，該滑座15通過(guò)四顆矩形分布的螺栓固定在數(shù)控砂帶磨床的磨頭座22上，磨頭座22由X軸伺服電機(jī)23驅(qū)動(dòng)。所述磨頭座22的結(jié)構(gòu)及運(yùn)轉(zhuǎn)方式與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不作贅述。在滑座15如圖2示的右側(cè)面開(kāi)有矩形滑槽，該滑槽中裝有與之相適應(yīng)的滑板16，滑板16由壓板17限位，而壓板17通過(guò)螺栓與滑座15相固定。在所述滑板16內(nèi)裝有螺母，該螺母與手柄6的桿部螺紋配合，所述手柄6可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑座15上，該手柄6的柄部為圓盤(pán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄6的柄部時(shí)，在螺紋副的作用下，滑板16能夠在滑座15上滑動(dòng)，做前后方向的平移。如圖1、圖2所示，在滑板16的右側(cè)設(shè)置滑桿座2，該滑桿座2為長(zhǎng)方體箱式結(jié)構(gòu)，并且滑桿座2與滑板16固定連接在一起。在所述滑桿座2內(nèi)設(shè)有滑桿3，滑桿3沿豎直方向布置，且滑桿3通過(guò)滑動(dòng)軸承5與滑桿座2相支承。所述滑桿3的上端與氣缸I的活塞桿相固定，氣缸I安裝于滑桿座2的頂部。當(dāng)氣缸I運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠通過(guò)活塞桿帶動(dòng)滑桿3上下運(yùn)動(dòng)。所述滑桿3的下端與雙鉸鏈座7的頂部相固定，在雙鉸鏈座7的下方設(shè)置連接架9，連接架9的一端與雙鉸鏈座7的底部鉸接，該連接架9的另一端套入并固定探頭支撐殼體10的上端。如圖1、圖2所示，探頭支撐殼體10的內(nèi)腔IOa上下端均為敞口，且探頭支撐殼體10的內(nèi)腔IOa的上端為擴(kuò)口，該擴(kuò)口中裝有封蓋組件，且封蓋組件中向下穿設(shè)有調(diào)節(jié)桿8，該調(diào)節(jié)桿8與封蓋組件螺紋配合，且調(diào)節(jié)桿8的下端安裝超聲波探頭11，超聲波探頭11位于探頭支撐殼體10的內(nèi)腔IOa的下部。在所述探頭支撐殼體10的中部開(kāi)有一個(gè)進(jìn)液口，探頭支撐殼體10的上部開(kāi)有多個(gè)出液口，所述進(jìn)液口和出液口均與探頭支撐殼體10的內(nèi)腔IOa相通。出液口的數(shù)目根據(jù)實(shí)際需要確定，本實(shí)施例中優(yōu)選為四個(gè)，并在同一水平面上均布。如圖1、圖3、圖4和圖5所示，在探頭支撐殼體10的下方設(shè)有尼龍塊12，該尼龍塊12的中心孔12a為上大下小的兩段式臺(tái)階孔，該臺(tái)階孔的大直徑段將探頭支撐殼體10的下端套入，且尼龍塊12的中心孔12a與探頭支撐殼體10的內(nèi)腔IOa連通。在尼龍塊12的上端沿徑向穿設(shè)有螺釘，該螺釘伸入探頭支撐殼體10下端對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)的環(huán)槽中，通過(guò)螺釘與滑槽的配合，將尼龍塊12和探頭支撐殼體10連接在一起，并且連接后尼龍塊12能繞探頭支撐殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)。在所述尼龍塊12的底部沿左右方向開(kāi)設(shè)有圓弧形的通槽12b，尼龍塊12的中心孔12a的下孔口在該通槽12b的槽底。在所述尼龍塊12底部的通槽12b內(nèi)嵌裝有密封硅膠條20，該密封硅膠條20環(huán)繞在尼龍塊中心孔12a下孔口的外圍。密封硅膠條20為方形，該密封硅膠條20的斷面優(yōu)選為菱形，使密封硅膠條20下端超出通槽12b槽底的部分為三角形。在所述密封硅膠條20的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有砂帶21，該砂帶21為圓弧形，并通過(guò)粘接固定在尼龍塊12底部的通槽12b內(nèi)。利用上述測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量的方法，包括以下步驟:I)在管材19上沿其軸向等間距的設(shè)定若干橫截面，在每個(gè)橫截面等角度間距設(shè)定若干檢測(cè)點(diǎn)；橫截面和檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)目根據(jù)實(shí)際需要確定，并可以根據(jù)需要進(jìn)行改變。2)將管材19的左右兩端采用雙頂尖18定位并夾緊，如圖7所示左邊的頂尖為從動(dòng)頂尖，該從動(dòng)頂尖安裝在尾座24上，由夾緊氣缸25驅(qū)動(dòng)；右邊的頂尖為主動(dòng)頂尖，該主動(dòng)頂尖安裝在主軸座26上，由A軸伺服電機(jī)27驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄6，使滑板16在滑座15上滑動(dòng)，以調(diào)整尼龍塊12在前后方向的位置，使管材19的豎直中心平面與尼龍塊12底部通槽12b的豎直中心平面盡量重合，管材19第一個(gè)橫截面的第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)基本位于尼龍塊12的正下方。3)驅(qū)動(dòng)氣缸I動(dòng)作，使氣缸I的活塞桿帶動(dòng)滑桿3向下移動(dòng)，懸掛安裝在雙鉸鏈座7上的各部件隨滑桿3 —起下移，直至尼龍塊12底部的圓弧形通槽12b抵接在管材19上，兩者緊密貼合。4)通過(guò)進(jìn)液口向探頭支撐殼體10的內(nèi)腔IOa中注入耦合劑20，使超聲波探頭11完全淹沒(méi)在耦合劑20中，管材19的部分管壁也浸入耦合劑20中，多余耦合劑20從出液口流出探頭支撐殼體10外。耦合劑20優(yōu)選為水。5)控制超聲波探頭11發(fā)射超聲波信號(hào)進(jìn)行壁厚測(cè)量，信號(hào)處理由超聲波板卡以及數(shù)控系統(tǒng)完成。超聲波信號(hào)的處理方式為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。6)通過(guò)A軸伺服電機(jī)27使管材19轉(zhuǎn)過(guò)一定角度,使尼龍塊12底部的圓弧形通槽12b抵接在同一橫截面的下一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上。
7)重復(fù)步驟5)-6)，直至同一橫截面上的所有檢測(cè)點(diǎn)完成壁厚測(cè)量。8)通過(guò)氣缸I將尼龍塊12抬起，使尼龍塊12移動(dòng)到管材19軸向的下一橫截面的第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，然后重復(fù)步驟3)-7)，直至所有橫截面的壁厚測(cè)量完成。上述測(cè)量方法中，對(duì)同一檢測(cè)點(diǎn)可以只進(jìn)行一次測(cè)量；為了使結(jié)果更準(zhǔn)確，也可以對(duì)同一檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行兩次或多次測(cè)量。作為優(yōu)選，本實(shí)施例對(duì)同一檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行三次超聲波壁厚測(cè)量，若同一點(diǎn)三次測(cè)量數(shù)據(jù)中有一數(shù)據(jù)與其他兩個(gè)數(shù)據(jù)差值大于設(shè)定值時(shí)，舍棄該點(diǎn)，并將其余兩點(diǎn)平均值作為該點(diǎn)壁厚值；若三次測(cè)量數(shù)據(jù)任意兩次的差值均小于設(shè)定值時(shí)，將三次測(cè)量的平均值作為該點(diǎn)壁厚值。
權(quán)利要求
1.一種管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:在滑座(15)上裝有與之滑動(dòng)配合的滑板(16)，該滑板(16)與滑桿座(2)相固定，在滑桿座(2)中通過(guò)滑動(dòng)軸承(5)支承有滑桿(3)，該滑桿(3)的上端與氣缸(1)的活塞桿相固定，氣缸(1)安裝于滑桿座⑵的頂部，滑桿⑶的下端與雙鉸鏈座(7)的頂部相固定，所述雙鉸鏈座(7)的底部與連接架(9)鉸接，該連接架(9)與探頭支撐殼體(10)的上端固定，在探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(1Oa)中裝有超聲波探頭(11)，所述探頭支撐殼體(10)下端與尼龍塊(12)相連，該尼龍塊(12)的中心孔(12a)與探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(1Oa)連通，并且尼龍塊(12)的底部設(shè)有圓弧形的通槽(12b)，尼龍塊(12)的中心孔(12a)的下孔口在該通槽(12b)的槽底；在所述探頭支撐殼體(10)的中部開(kāi)有一個(gè)進(jìn)液口，探頭支撐殼體(10)的上部開(kāi)有多個(gè)出液口，所述進(jìn)液口和出液口均與探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:在所述滑座(15)上開(kāi)有與滑板(16)相適應(yīng)的滑槽，滑板(16)位于該滑槽中，并由壓板(17)限位，該壓板(17)與滑座(15)相固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:在所述滑板(16)內(nèi)裝有螺母，該螺母與手柄￠)的桿部螺紋配合，所述手柄(6)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑座(15)上，該手柄(6)的柄部為圓盤(pán)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(1Oa)的上端為擴(kuò)口，該擴(kuò)口中裝有封蓋組件，且封蓋組件中穿設(shè)有調(diào)節(jié)桿(8)，該調(diào)節(jié)桿(8)與封蓋組件螺紋配合，且調(diào)節(jié)桿(8)的下端安裝超聲波探頭(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述尼龍塊(12)的中心孔(12a)為上大下小的臺(tái)階孔，該臺(tái)階孔的大直徑段將探頭支撐殼體(10)的下端套入，并通過(guò)徑向上穿設(shè)的螺釘與探頭支撐殼體上開(kāi)設(shè)的環(huán)槽的連接使二者相連，連接后尼龍塊(12)能繞探頭支撐殼體(10)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:在所述尼龍塊(12)底部的通槽(12b)內(nèi)嵌裝有密封硅膠條(20)，該密封硅膠條(20)環(huán)繞在尼龍塊中心孔(12a)下孔口的外圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述密封硅膠條(20)為方形，該密封硅膠條(20)的斷面為菱形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)，其特征在于:在所述密封硅膠條(20)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有砂帶(21)，該砂帶(21)為圓弧形，并固定在尼龍塊(12)底部的通槽(12b)內(nèi)。
9.一種利用權(quán)利要求1-8任一所述測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在管材(19)上沿其軸向等間距的設(shè)定若干橫截面，在每個(gè)橫截面等角度間距設(shè)定若干檢測(cè)點(diǎn)； 2)將管材(19)的左右兩端采用雙頂尖(18)定位并夾緊，使管材(19)的豎直中心平面與尼龍塊(12)底部通槽(12b)的豎直中心平面盡量重合，管材(19)第一個(gè)橫截面的第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)基本位于尼龍塊(12)的正下方；3)驅(qū)動(dòng)氣缸(I)動(dòng)作，使氣缸(I)的活塞桿帶動(dòng)滑桿(3)向下移動(dòng)，懸掛安裝在雙鉸鏈座(7)上的各部件隨滑桿(3) —起下移，直至尼龍塊(12)底部的圓弧形通槽(12b)抵接在管材(19)上； 4)通過(guò)進(jìn)液口向探頭支撐殼體(10)的內(nèi)腔(IOa)中注入耦合劑(20)，使超聲波探頭(11)完全淹沒(méi)在耦合劑中，管材(19)的部分管壁也浸入耦合劑中，多余耦合劑(20)從出液口流出探頭支撐殼體(10)外； 5)控制超聲波探頭(11)發(fā)射超聲波進(jìn)行壁厚測(cè)量； 6)轉(zhuǎn)動(dòng)管材(19)，使尼龍塊(12)底部的圓弧形通槽(12b)抵接在同一橫截面的下一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上； 7)重復(fù)步驟5)-6)，直至同一橫截面上的所有檢測(cè)點(diǎn)完成壁厚測(cè)量； 8)通過(guò)氣缸(I)將尼龍塊(12)抬起，使尼龍塊(12)移動(dòng)到管材(19)軸向的下一橫截面的第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，然后重復(fù)步驟3)-7)，直至所有橫截面的壁厚測(cè)量完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量的方法，其特征在于:步驟5)中對(duì)同一檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行三次超聲波壁厚測(cè)量，若同一點(diǎn)三次測(cè)量數(shù)據(jù)中有一數(shù)據(jù)與其他兩個(gè)數(shù)據(jù)差值大于設(shè)定值時(shí)，舍棄該點(diǎn)，并將其余兩點(diǎn)平均值作為該點(diǎn)壁厚值；若三次測(cè)量數(shù)據(jù)任意兩次的差值均 小于設(shè)定值時(shí)，將三次測(cè)量的平均值作為該點(diǎn)壁厚值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種管材部分液浸自動(dòng)超聲波壁厚測(cè)量機(jī)構(gòu)及測(cè)量方法，在滑座上裝有滑板，該滑板與滑桿座相固定，在滑桿座中支承有滑桿，該滑桿的上端與氣缸的活塞桿相固定，滑桿的下端與雙鉸鏈座的頂部相固定，雙鉸鏈座的底部與連接架鉸接，該連接架與探頭支撐殼體的上端固定，在探頭支撐殼體的內(nèi)腔中裝有超聲波探頭，所述探頭支撐殼體下端與尼龍塊相連。本發(fā)明能夠?qū)巳剂瞎芘髡芗M(jìn)行壁厚自動(dòng)超聲波測(cè)量，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，而且測(cè)量精度和效率高，穩(wěn)定性和可靠性好，其測(cè)量結(jié)果通過(guò)與數(shù)控砂帶磨床數(shù)控系統(tǒng)通信，能自動(dòng)、精確地指導(dǎo)其后的管件壁厚修磨過(guò)程，從而保證了管件壁厚的均勻性。
文檔編號(hào)G01B17/02GK103148814SQ20131003594
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者黃云, 楊俊峰, 陳永勝, 羅小龍 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 重慶三磨海達(dá)磨床有限公司