[實用新型]一種球墨鑄鐵曲軸超聲波檢測專用換能器

無效

• 申請號: 200820035142.1
• 申請日: 2008-04-14
• 公開（公告）號: CN201242539Y
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 孫岳宗;繆慶芝;繆洪生
• 申請（專利權）人: 孫岳宗
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;C08L63/00;C08K3/08
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所（普通合伙）
• 代理人: 劉瑞平

(一)技術領域

本實用新型涉及超聲波檢測設備領域，具體為一種球墨鑄鐵曲軸超聲波檢測專用換能器。

(二)背景技術

球墨鑄鐵具有機械強度高、耐磨性能好、易成型、造價低的特點，而常被用來制造汽車發動機的曲軸。由于球墨鑄鐵在冶煉過程中，在球化劑處理工藝技術上的差別，鐵水溫度不同，幾何形狀影響到鐵水冷卻系統的不同，在球墨鑄鐵曲軸內部會產生如疏松、氣孔、縮松、縮孔、夾雜物等各種缺陷，這些缺陷會使在行駛汽車中的曲軸斷裂，造成重大的人員傷亡事故。目前對于球墨鑄鐵曲軸的檢測最為有效的是超聲波檢測法，但是由于球墨鑄鐵曲軸自身構造特點造成超聲波檢測曲軸的表面耦合問題以及檢測時超聲束在曲軸軸頸面上的能量發散問題。另外經實際的試車試驗，在離各種曲軸的主軸頸與連桿軸頸過度區圓弧表面6mm以內的缺陷，在運行中極易引起曲軸的斷裂，所以必須把曲軸圓弧部位離表面6mm以內的缺陷全部檢測出來，但是因為6mm范圍是在超聲縱波的近場區范圍內，超聲波壓P在近場區范圍內有多個極大值和極小值，曲軸的缺陷在近場區范圍內，不但定量不準確，而且容易漏檢，一旦漏檢，則等于埋下曲軸斷裂的隱患。

(三)發明內容

針對上述問題，本實用新型提供了一種球墨鑄鐵曲軸超聲波檢測專用換能器，其能把超聲縱波的近場區移到超聲換能器內部，使超聲束一進入被檢測曲軸表面就在遠場區范圍內，使離曲軸圓弧部位6mm范圍內缺陷能以很高的靈敏度檢測出來，從而解決了曲軸圓弧部位6mm以內缺陷的檢測問題。

其技術方案是這樣的：其包括金屬外殼、接線柱、壓電晶片、吸聲材料、延遲塊，其特征在于：所述延遲塊包括對稱布置的左延遲塊、右延遲塊，所述壓電晶片分別裝于所述左延遲塊、右延遲塊的頂部，在所述對稱布置的左延遲塊、右延遲塊之間設置有隔聲層，所述隔聲層與所述左延遲塊、右延遲塊之間留有間距。

其進一步特征在于：所述隔聲層與所述左延遲塊、右延遲塊之間的間距相等；所述距離為1毫米至5毫米之間；所述隔聲層與所述左延遲塊、右延遲塊高度相同；所述吸聲材料成份主要環氧樹脂和鎢粉；所述壓電晶片包括左壓電晶片、右壓電晶片，所述左壓電晶片、右壓電晶片入射超聲束射向延遲塊靠近隔聲層一側的點產生折射管束的交點距離探頭表面的垂直距離h在0.1毫米至1毫米之間；所述隔聲層的厚度為2毫米到2.5毫米。

本實用新型的有益效果是：換能器內設置了左右兩個延遲塊，延長了聲程，把壓電晶片的近場區長度設計在延遲塊內部，使超聲束一接到被檢測的連桿上，就在遠場區范圍內，消除了在近聲區內超聲束產生的多個極大值和極小值，減少對缺陷定量上的誤差，而隔聲層吸收換能器內兩晶片之間產生的干擾波，從而提高了連桿內各種缺陷定量準確性。

(四)附圖說明

圖1為本實用新型的剖面結構示意圖。

(五)具體實施方式

見圖1，本實用新型包括金屬外殼9、接線柱2a、2b、左壓電晶片5a、右壓電晶片5b、吸聲材料3、對稱布置的左延遲塊6a、右延遲塊6b，左壓電晶片5a、右壓電晶片5b分別安裝于對稱布置的左延遲塊6a、右延遲塊6b的頂部，左延遲塊6a、右延遲塊6b之間設置有隔聲層1，隔聲層1的厚度為2毫米到2.5毫米，隔聲層1與左延遲塊6a、右延遲塊6b之間的間距相等，間距在1毫米至5毫米之間；隔聲層1與左延遲塊6a、右延遲塊6b高度相同；吸聲材料3成份主要為環氧樹脂和鎢粉；左壓電晶片5a、右壓電晶片5b入射超聲束射向延遲塊靠近隔聲層一側的點(即圖中a點、b點)產生折射管束的交點距離探頭表面的垂直距離h在0.1毫米至1毫米之間。

在對球墨鑄鐵曲軸進行超聲檢測時，用高頻電纜將超聲檢測測試儀與換能器連接，在接通電源后，超聲波檢測儀中同步電路中的L—C電路產生高頻電振動，通過高頻電纜線輸入到換能器正負兩塊壓電晶片5a、5b上，使壓電晶片5a、5b產生同頻率的縱向伸長、橫向縮短形變，把電能轉化為機械能，從而產生一個同頻的高頻機械振動，延遲塊6a、6b借助于耦合劑，把高頻超聲振動傳入被檢工件內部傳播的過程中，形成超聲波。換能器內的吸聲材料吸收反面超聲波，而隔聲層1吸收壓電晶片5a、5b之間產生的干擾波。當在工件中遇到缺陷或底面，超聲振動又被反射回來，經壓電晶片5a、5b后，由于壓電晶片的可逆壓電效應，把接收到工件中缺陷的機械振動信號轉化為同頻率的電信號，通過4a、4b和2a、2b和高頻電纜線傳入超聲波檢測儀器內，電信號經過多級放大，以脈沖波的形式出現在超聲波檢測儀的熒光屏上，即可被檢測人員觀察到缺陷在工件中的位置和大小，從而完成了超聲波對連桿的檢測任務。