一種可調(diào)節(jié)聲束角及測試區(qū)域的超聲波應(yīng)力檢測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)聲束角及測試區(qū)域的超聲波應(yīng)力檢測設(shè)備，屬于殘余應(yīng)力測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]材料在外力作用下產(chǎn)生塑形變形時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而彈性變形不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是工件質(zhì)量評估的一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)，對工件的服役具有很大危害，例如加速疲勞裂紋的萌生、降低疲勞壽命、發(fā)生應(yīng)力腐蝕、變形、失穩(wěn)等，因此對殘余應(yīng)力的無損檢測意義較大。
[0003]超聲波利用聲彈性原理對殘余應(yīng)力進(jìn)行測試，聲彈性原理是指超聲波的傳播速度和工件中的應(yīng)力呈現(xiàn)線性關(guān)系。目前使用較多、較為成熟的超聲波測試波形為臨界折射縱波0?波)，臨界折射縱波是縱波以第一臨界角入射時(shí)產(chǎn)生的特殊模式，平行待測工件的表面?zhèn)鞑?。固定收發(fā)探頭之間的距離，根據(jù)臨界折射縱波在工件中傳播時(shí)間的變化則可以測試出工件中殘余應(yīng)力的狀態(tài)?；谂R界折射縱波的殘余應(yīng)力檢測法的關(guān)鍵在于確定待測工件材料的第一臨界角9，arcsin0 = &/%)，測工件中超聲波的傳播速度，與待測工件的材料和組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，V2為玻璃楔塊中超聲波的傳播速度。
[0004]現(xiàn)有的超聲波殘余應(yīng)力檢測設(shè)備的超聲波收發(fā)探頭固定于一個(gè)有機(jī)玻璃楔塊的兩個(gè)相對的傾斜面，測試區(qū)域固定，且相對于待測工件表面的傾斜角度固定。這個(gè)固定的傾斜角是基于待測焊接工件的母材測試計(jì)算出的第一臨界角，而焊縫、熱影響區(qū)域和母材的組織之間存在較大差異；因此第一臨界角也存在很大不同，用基于母材計(jì)算出的第一臨界角測試焊縫和熱影響區(qū)域的殘余應(yīng)力必然存在較大測量誤差。而且評估殘余應(yīng)力通常都是對兩個(gè)方向(平行焊縫方向和垂直于焊縫方向)的殘余應(yīng)力測試，而現(xiàn)有的超聲波殘余應(yīng)力檢測設(shè)備一次僅能對工件的一個(gè)方向(平行焊縫方向或者垂直于焊縫方向)進(jìn)行殘余應(yīng)力測試，換到另一個(gè)方向時(shí)，很容易導(dǎo)致前后測試的位置不一致或方向不垂直，產(chǎn)生較大的測試誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)節(jié)聲束角及測試區(qū)域的超聲波應(yīng)力檢測設(shè)備。該設(shè)備可調(diào)節(jié)超聲波收發(fā)探頭與待測工件表面之間的角度(超聲波測試的聲束角)，不僅可實(shí)現(xiàn)對焊縫、熱影響區(qū)第一臨界角的調(diào)整修正；還可進(jìn)行不同種材料的殘余應(yīng)力測試；且該設(shè)備可調(diào)節(jié)超聲波收發(fā)探頭之間距離，實(shí)現(xiàn)待測工件不同區(qū)域面積內(nèi)的殘余應(yīng)力測試。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是:一種可調(diào)節(jié)聲束角及測試區(qū)域的超聲波應(yīng)力檢測設(shè)備，包括:中心定位臺(tái)；所述中心定位臺(tái)相對側(cè)面上固定有平行導(dǎo)軌架，固定于中心定位臺(tái)相對側(cè)面的一對平行導(dǎo)軌架在同一條軸線上；所述每個(gè)平行導(dǎo)軌架均滑動(dòng)連接有玻璃底座，所述玻璃底座的上部為具有凸圓弧導(dǎo)軌面的U型槽軌，探頭固定楔塊與所述U型槽軌的側(cè)壁滑動(dòng)連接，且探頭固定楔塊的凹圓弧面與U型槽軌的凸圓弧導(dǎo)軌面配合；所述探頭固定楔塊上部設(shè)置有探頭固定腔，用于固定超聲探頭。
[0007]本發(fā)明的使用方法是:
[0008]a、將中心定位臺(tái)和固定于中心定位臺(tái)的平行導(dǎo)軌架固定在待測工件表面，根據(jù)待測區(qū)域調(diào)節(jié)每個(gè)玻璃底座在平行導(dǎo)軌架上的位置；
[0009]b、在每個(gè)玻璃底座和待測工件表面之間，玻璃底座上部U型槽軌的凸圓弧導(dǎo)軌面和探頭固定楔塊的下部的凹圓弧面之間涂抹耦合劑；
[0010]c、調(diào)節(jié)探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，即可調(diào)節(jié)超聲探頭與待測工件表面之間的傾角，達(dá)到通過工件母材測試計(jì)算的第一臨界角；測量焊縫與熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力時(shí)，微調(diào)相對的探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，使超聲探頭與工件表面的傾角為相應(yīng)測量區(qū)域的第一臨界角，即可進(jìn)行殘余應(yīng)力測試。
[0011]d、測試另一個(gè)工件材料的殘余應(yīng)力時(shí)，調(diào)節(jié)探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，使超聲探頭與待測工件表面之間的傾角達(dá)到另一個(gè)工件材料的第一臨界角；實(shí)現(xiàn)對不同材料的殘余應(yīng)力測試。
[0012]其中，固定于中心定位臺(tái)相對側(cè)面的一對平行導(dǎo)軌架上的相對玻璃底座上的相對的超聲波波探頭一個(gè)為接收探頭，一個(gè)為發(fā)射探頭；發(fā)射探頭發(fā)射超聲縱波，通過檢測接收探頭的超聲波波幅衰減情況確定超聲探頭與工件表面的傾角是否為第一臨界角，
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]—、通過調(diào)節(jié)玻璃底座在平行導(dǎo)軌架上的位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)超聲收發(fā)探頭之間的距離，根據(jù)工件狀態(tài)和生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域內(nèi)殘余應(yīng)力的測試，滿足客戶和生產(chǎn)需要。
[0015]二、通過調(diào)節(jié)探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，即可調(diào)節(jié)超聲波探頭與待測工件表面之間的角度(超聲波測試的聲束角)，可進(jìn)行不同種工件材料的殘余應(yīng)力測試，降低檢測設(shè)備的生產(chǎn)成本以及加工周期，提高工作效率。
[0016]三、可以根據(jù)超聲波探頭接收到的超聲波波幅的衰減情況，微調(diào)探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，實(shí)現(xiàn)對焊縫、熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力測試時(shí)第一臨界角的調(diào)整修正，提高檢測精度。
[0017]進(jìn)一步，本發(fā)明所述中心定位臺(tái)的中間為圓形定位孔。
[0018]這樣，有利于更精確地將檢測設(shè)備固定于工件的待檢測區(qū)域。
[0019]進(jìn)一步，本發(fā)明所述固定于中心定位臺(tái)側(cè)面的平行導(dǎo)軌架為互相垂直的兩對。
[0020]這樣，可以不轉(zhuǎn)動(dòng)中心定位臺(tái)，即可對待測工件的同一測試位置兩個(gè)方向(平行焊縫方向和垂直焊縫方向)的殘余應(yīng)力進(jìn)行測試，避免因轉(zhuǎn)動(dòng)中心定位臺(tái)導(dǎo)致的前后測試位置偏差或測試方向不垂直，提高殘余應(yīng)力測試效率和應(yīng)力測試精度。
[0021]進(jìn)一步，本發(fā)明所述平行導(dǎo)軌架與玻璃底座滑動(dòng)連接的具體方式是:所述平行導(dǎo)軌架的兩導(dǎo)軌側(cè)壁均設(shè)有供定位螺釘穿過的水平通槽，玻璃底座位于兩導(dǎo)軌之間，玻璃底座與兩導(dǎo)軌側(cè)壁相對的側(cè)面上設(shè)有與定位螺釘配合的螺紋盲孔；定位螺釘穿過兩導(dǎo)軌側(cè)壁的水平通槽擰入玻璃底座側(cè)面的螺紋盲孔，可使玻璃底座沿平行導(dǎo)軌架滑動(dòng)，并可通過擰緊定位螺釘使定位螺釘?shù)穆葆旑^壓緊導(dǎo)軌側(cè)壁定位。
[0022]這種連接方式可以方便快捷地調(diào)節(jié)玻璃底座在平行導(dǎo)軌架上的位置，實(shí)現(xiàn)對工件不同距離范圍內(nèi)的殘余應(yīng)力測試，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要，也便于調(diào)節(jié)收發(fā)超聲波探頭之間的距離，避免超聲波衰減造成的較大測試誤差。
[0023]再進(jìn)一步，本發(fā)明所述平行軌道架兩導(dǎo)軌側(cè)壁的水平通槽邊緣設(shè)置有刻度。
[0024]這樣，可以更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)相對的玻璃底座在平行導(dǎo)軌架上的位置，更精確地調(diào)節(jié)超聲波收發(fā)換能器之間的距離，提高對測試區(qū)域的定位精度。
[0025]更進(jìn)一步，本發(fā)明所述平行導(dǎo)軌架的每條導(dǎo)軌側(cè)壁的水平通槽為平行的上下兩條，相對的玻璃底座側(cè)面的螺紋盲孔也為上下兩個(gè)，所述上部的水平通槽與上部的螺紋盲孔位于同一水平位置，下部的水平通槽與下部的螺紋盲孔位于同一水平位置。
[0026]這樣，可以使玻璃底座的固定和滑動(dòng)更為穩(wěn)定，提高測試的準(zhǔn)確性。
[0027]進(jìn)一步，本發(fā)明所述U型槽軌的側(cè)壁與探頭固定楔塊滑動(dòng)連接的具體方式是:所述U型槽軌的兩側(cè)壁均設(shè)有供鎖緊螺釘穿過的、與凸圓弧導(dǎo)軌面平行的弧形通槽，探頭固定楔塊與U型槽軌側(cè)壁相對的側(cè)面上設(shè)有與鎖緊螺釘配合的螺紋盲孔；鎖緊螺釘穿過U型槽軌側(cè)壁的弧形通槽，擰入探頭固定楔塊側(cè)面的螺紋盲孔，可使探頭固定楔塊沿U型槽軌的凸圓弧導(dǎo)軌面滑動(dòng)，并可通過擰緊鎖緊螺釘使鎖緊螺釘?shù)穆葆旑^壓緊U型槽軌側(cè)壁鎖緊。
[0028]這樣的連接方式可以方便快捷地調(diào)節(jié)探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，從而調(diào)節(jié)探頭相對于測試平面的角度，實(shí)現(xiàn)同一固定設(shè)備對不同材料殘余應(yīng)力測試以及修正組織不均勻帶來的第一臨界角微觀變化。
[0029]再進(jìn)一步，本發(fā)明所述U型槽軌側(cè)壁的弧形通槽邊緣設(shè)置有傾斜角刻度。
[0030]這樣，便于探頭固定楔塊的精確定位，即超聲探頭與待測工件表面傾斜角度的精確控制。
[0031]進(jìn)一步，本發(fā)明所述探頭固定楔塊的凹圓弧面與U型槽軌的凸圓弧導(dǎo)軌面之間留有1-2_的裝配公差，檢測時(shí)通過耦合劑填補(bǔ)所述裝配公差。
[0032]這樣，方便裝配，使用時(shí)在探頭固定楔塊的凹圓弧面和U型槽軌的凸圓弧導(dǎo)軌面之間均勻涂上耦合劑，使玻璃底座和探頭固定楔塊的耦合狀態(tài)更好，避免由界面耦合狀態(tài)不好導(dǎo)致超聲波衰減情況發(fā)生。
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]實(shí)施例一
[0039]圖1、圖2示出，本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】是，一種可調(diào)節(jié)聲束角及測試區(qū)域的超聲波應(yīng)力檢測設(shè)備，包括:中心定位臺(tái)100 ;所述中心定位臺(tái)100相對側(cè)面上固定有平行導(dǎo)軌架200，固定于中心定位臺(tái)100相對側(cè)面的一對平行導(dǎo)軌架200在同一條軸線上；所述每個(gè)平行導(dǎo)軌架200均滑