[發(fā)明專利]超聲波探頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210250464.9
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN103575811A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 余海軍;焦金明;徐成明
• 申請（專利權）人: 中國北車集團大同電力機車有限責任公司
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權代理有限公司 11205
• 代理人: 丁琛

技術領域

本發(fā)明涉及超聲波探傷技術，尤其是一種用于吊具中吊環(huán)螺釘根部的疲勞裂紋的超聲波探頭。

背景技術

機車頂蓋是電力機車的一個重要部件，在布管和布線工序中，需要對頂蓋進行180°翻轉，而翻轉時需要使用天車、柔性四肢吊帶和吊環(huán)螺釘，。吊環(huán)螺釘?shù)慕Y構如圖1所示，先將吊環(huán)螺釘?shù)穆菁y桿11擰入設在機車頂蓋上的吊裝螺紋孔從而與機車頂蓋連接，再將柔性四肢吊帶的U型卸扣的螺桿穿入吊環(huán)螺釘?shù)牡醐h(huán)12中，然后將頂蓋吊起實現(xiàn)翻轉。

頂蓋水平放置在工作臺位時，如圖2所示，吊環(huán)螺釘13與水平面之間的角度接近45°，頂蓋14被吊起時，吊帶15的拉力與吊環(huán)螺釘?shù)穆菁y桿的方向接近垂直，螺紋部位受最大的剪切力。

在使用天車翻轉時，使用兩個天車及四根吊帶進行作業(yè)，每個天車吊頂蓋同一側的兩根吊帶，其中的一個鉤頭上升，另一個鉤頭下降，在頂蓋翻轉到90°時，其中的兩根吊帶受力，另外兩根不受力，在越過90°的一瞬間，由于受沖擊載荷的作用，受力的吊環(huán)螺釘很容易被拉斷。現(xiàn)場作業(yè)中如發(fā)生該意外，被拉斷的吊環(huán)螺釘會導致頂蓋掉下造成頂蓋損壞的現(xiàn)象，比較容易發(fā)生斷裂的部位在吊環(huán)螺釘根部兩到三個螺紋之間。

從斷裂的吊環(huán)螺釘來看，應該是原始表面裂紋擴展所導致，如果能事先檢查材料的性能，就可以最大可能地防止上述意外的發(fā)生。通常情況下，采用磁粉探傷或滲透探傷是發(fā)現(xiàn)表面裂紋最有效和最理想的方法，但由于吊環(huán)螺釘?shù)慕Y構比較特殊，尺寸較小，實施磁粉探傷及滲透探傷時缺陷磁痕與螺紋磁痕很難區(qū)分，所以，實踐表明，對于結構比較特殊的吊環(huán)螺釘以及類似特點的部件，磁粉探傷及滲透探傷難以有效解決該問題。射線檢測作為另一種手段，雖然從理論上講可以克服以上問題，但其檢測條件較為苛刻，要求疲勞裂紋有一定的深度，且檢測成本高，效率低，實際應用中也受到較大限制。

超聲波檢測也是一種疲勞檢測手段。如圖3所示，現(xiàn)有的雙晶片超聲波探頭由本體、鑲嵌在本體內的兩個晶片3和一端與晶片3連接的連接線4構成，本體由透光體2和用以吸收晶片向背面發(fā)射的聲波和抑制雜波的阻尼體1兩部分構成，其中透光體2與阻尼體1交界處呈圓錐狀，晶片3相對該透光體2的中心線對稱設在該透光體2的錐面上，二個連接線4穿過阻尼體1分別連接晶片3。但是現(xiàn)有的雙晶片超聲波探頭主要用來檢測厚度較大的板或工件，透光體的入射角a普遍較大，一般采用10°或7°，透光體2的錐頂角b與入射角a之間的關系滿足2a+b=180°，入射角a為10°時，錐頂角為160°；入射角a為7°時，錐頂角為166°，其中一個晶片用來發(fā)射超聲波，另一個晶片用來接收超聲波，利用超聲波的擴散聲束進行檢測，缺陷信號混雜在干擾信號中，使缺陷信號不能分辨，不適用于截面尺寸較小的吊環(huán)螺釘?shù)穆菁y裂痕檢測。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種超聲波探頭，用于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，從而保證吊環(huán)螺釘?shù)馁|量及現(xiàn)場作業(yè)的安全，簡單快捷且準確可靠地檢測其螺紋根部的疲勞裂紋。

本發(fā)明提供的超聲波探頭具有本體、鑲嵌在本體內的兩個晶片和一端分別與所述晶片連接的連接線，該本體由透光體和用以吸收晶片向背面發(fā)射的聲波和抑制雜波的阻尼體兩部分構成，其中透光體與阻尼體交界處呈圓錐狀，所述晶片相對該透光體的中心線對稱設在該透光體的錐面上，所述連接線穿過阻尼體分別連接所述晶片，該透光體的錐頂角大于或等于170度。

本發(fā)明提供的超聲波探頭，原理是基于同一種螺釘?shù)穆菁y型式都是一致的，它們對超聲波的反射也基本相同，所以在熒光屏上螺紋波的特征都是相似的，但是，一旦在某一道螺紋處出現(xiàn)了裂紋，在熒光屏上就會出現(xiàn)特殊波形和一些波形的特殊變化，利用此特點便可檢測螺釘中的疲勞裂紋。而本專利所使用的探頭通過對入射角和晶片發(fā)射超聲波頻率的改變從而實現(xiàn)利用超聲波的主聲束來進行檢測，能很直觀地將裂紋波與螺紋波區(qū)分開來。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中吊環(huán)螺釘?shù)慕Y構示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術中吊裝螺釘與機車頂蓋連接部位示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術中雙晶超聲波探頭的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明超聲波探頭實施例的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明超聲波探頭在測試過程中顯示吊環(huán)螺釘根部螺紋無缺陷時的波形圖；

圖6為本發(fā)明超聲波探頭在測試過程中顯示吊環(huán)螺釘根部螺紋有缺陷時的波形圖。

具體實施方式