способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения с наличием напрессованных деталей

Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения с наличием напрессованных деталей, заключающийся в том, что с помощью преобразователя вводят импульсы поперечных ультразвуковых колебаний через коническую поверхность центрального отверстия тела вращения, при этом изделие или преобразователь, при условии подачи контактной жидкости, принимают в процессе вращения отраженные дефектом и плоскостью задней стенки напрессованной детали эхо-импульсы ультразвуковых колебаний, по амплитуде и времени прихода эхо-импульса определяют наличие дефектов, отличающийся тем, что импульсы ультразвуковых колебаний вводят в изделия относительно образующей поверхности конуса под углом, определяемым по формуле



где g угол конуса центрового отверстия тела вращения;

h кратчайшее расстояние между осью тела вращения и точкой ввода ультразвука;

D диаметр тела вращения;

L проекция луча ультразвука на ось,

и с разворотом относительно плоскости, проходящей через ось центрового отверстия и точку ввода ультразвуковых колебаний от 5 до 30^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий, в основном, имеющих вид тел вращения сложной формы, ультразвуковым (УЗ) методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в материалах, в том числе валах, осях машин и механизмов.

Известен способ УЗ контроля тел вращения, заключающийся в том, что излучают в проверяемое изделие с поверхности торца луч продольных УЗ колебаний, принимают в той же точке отраженные продольные УЗ колебания и по их амплитуде определяют качество изделия. (Руководство по испытанию на растяжение и дефектоскопированию вагонных деталей, ЦВТ-6, МПС СССР, М, Транспорт, 1982, 64 с.).

Недостатком известного способа является сложность расшифровки осциллограммы, наблюдаемой на экране дефектоскопа из-за наличия большого количества мешающих сигналов, возникающих из-за частичной трансформации продольных УЗ волн и отражений их от кромок галтелей и напрессованных на изделие деталей.

Наиболее близким по технической сущности является способ УЗ контроля тел вращения, заключающийся в том, что излучают в проверяемое изделие луч поперечных УЗ колебаний с вводом его с конической поверхности центрового отверстия тела вращения, принимают в той же точке отраженные дефектом поперечные УЗ колебания, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют качество изделия (Справочник, Й.Крауткремер, Е.Крауткремер, Ультразвуковой контроль материалов, Металлургия, 1991, с. 439).

Недостатком этого способа является сложность расшифровки одновременно поступающих отраженных импульсов от дефектов и напрессованных на контролируемое изделие деталей (колец подшипников, ступиц колес, тормозных барабанов). Поперечные УЗ колебания из центрового отверстия контролируемого изделия проходят ввиду плотной насадки в напрессованные детали и, многократно отражаясь в них, возвращаются на излучатель-приемник УЗ колебаний в виде помех. Дефекты контролируемых изделий, в основном, развиваются в местах наибольших нагрузок, а именно под кольцами подшипников и ступицами колес. Поэтому приход отраженных импульсов УЗ колебаний от дефектов и задних стенок напрессованных деталей на ось изделия близки по времени, и при этом не обеспечивается достаточный уровень выявляемости дефектов по соотношению сигнал/шум.

Техническим результатом использования изобретения является повышение точности за счет снижения помех от задних стенок напрессованных деталей на контролируемых изделиях.

Результат достигается тем, что в способе ультразвукового контроля изделия, имеющих сложную форму тел вращения с наличием напрессованных деталей, заключающимся в том, что с помощью преобразователя вводят импульсы поперечных ультразвуковых колебаний через коническую поверхность центрального отверстия тела вращения, вращая при этом изделие или преобразователь, при условии подачи контактной жидкости, принимают в процессе вращения отраженные дефектом и плоскостью задней стенки напрессованной детали эхо- импульсы ультразвуковых колебаний, по амплитуде и времени прихода эхо-импульса определяют наличие дефектов, импульсы ультразвуковых колебаний вводят в изделие относительно образующей поверхности конуса под углом, определяемым по формуле:

,

где

q угол конуса центрового отверстия тела вращения;

h кратчайшее расстояние между осью тела вращения и точкой ввода ультразвука;

D диаметр тела вращения;

L проекция луча ультразвука на ось,

и с разворотом относительно плоскости, включающей ось центрового отверстия и точку ввода ультразвуковых колебаний от 5^o до 30^o"".

На фиг. 1 представлена акустическая схема УЗ контроля тела вращения - зоны шейки оси железнодорожной колесной пары с наличием колец подшипников и ступицей колеса; на фиг.2 вид A на фиг. 1; на фиг. 3 вид сверху на фиг. 1.

На схеме (фиг. 1) обозначены преобразователь 1 поперечных волн, ось 2 УЗ луча, используемого для контроля шейки оси тела, тела шейки 3 оси с посаженными на ней кольцами 4 подшипников, дефект 5, ось луча 6, используемого для контроля зоны под ступицей 7 ближнего колеса (тела).

угол ввода ультразвука;

q угол конуса центрового отверстия тела вращения;

h расстояние между осью тела и точкой ввода ультразвука;

L проекция луча ультразвука на ось;

D диаметр тела вращения.

Способ заключается в следующем.

Задние стенки колец 4 подшипников обработаны с высокой степенью чистоты (шероховатости) и являются зеркальными отражателями для УЗ колебаний. Поэтому центральный луч 6 УЗ колебаний от излучателя с углом разворота 5 30 град. (оптимальный для колец подшипника 13 град) отражается от задней стенки подшипника под углом и на излучатель-приемник не возвращается. В то же время луч 6 УЗ колебаний, посланный с углом разворота относительно оси тела вращения поверхностью тела, концентрирует УЗ колебания, повышая звуковое давление на контролируемый дефект. Дефектные трещины в теле развиваются под кольцами или ступицами и имеют характер диффузного отражателя. Поэтому часть УЗ колебаний от дефекта возвращается на излучатель-приемник и фиксируется на экране дефектоскопа. Причем уровень помехи отражений от кольца подшипника значительно ниже уровня сигнала от модели дефекта в теле зоны шейки тела вращения отношении сигнал/ шум на 12 20 дБ.