一種可調節聲束角及測試區域的超聲波應力檢測設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可調節聲束角及測試區域的超聲波應力檢測設備，屬于殘余應力測試領域。
【背景技術】
[0002]材料在外力作用下產生塑形變形時產生殘余應力，而彈性變形不會產生殘余應力。殘余應力是工件質量評估的一個主要標準，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、發生應力腐蝕、變形、失穩等，因此對殘余應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力進行測試，聲彈性原理是指超聲波的傳播速度和工件中的應力呈現線性關系。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產生的特殊模式，平行待測工件的表面傳播。固定收發探頭之間的距離，根據臨界折射縱波在工件中傳播時間的變化則可以測試出工件中殘余應力的狀態。基于臨界折射縱波的殘余應力檢測法的關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構有關，V2為玻璃楔塊中超聲波的傳播速度。
[0004]現有的超聲波殘余應力檢測設備的超聲波收發探頭固定于一個有機玻璃楔塊的兩個相對的傾斜面，測試區域固定，且相對于待測工件表面的傾斜角度固定。這個固定的傾斜角是基于待測焊接工件的母材測試計算出的第一臨界角，而焊縫、熱影響區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，用基于母材計算出的第一臨界角測試焊縫和熱影響區域的殘余應力必然存在較大測量誤差。而且評估殘余應力通常都是對兩個方向(平行焊縫方向和垂直于焊縫方向)的殘余應力測試，而現有的超聲波殘余應力檢測設備一次僅能對工件的一個方向(平行焊縫方向或者垂直于焊縫方向)進行殘余應力測試，換到另一個方向時，很容易導致前后測試的位置不一致或方向不垂直，產生較大的測試誤差。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種可調節聲束角及測試區域的超聲波應力檢測設備。該設備可調節超聲波收發探頭與待測工件表面之間的角度(超聲波測試的聲束角)，不僅可實現對焊縫、熱影響區第一臨界角的調整修正；還可進行不同種材料的殘余應力測試；且該設備可調節超聲波收發探頭之間距離，實現待測工件不同區域面積內的殘余應力測試。
[0006]本發明實現其發明目的所采取的技術方案是:一種可調節聲束角及測試區域的超聲波應力檢測設備，包括:中心定位臺；所述中心定位臺相對側面上固定有平行導軌架，固定于中心定位臺相對側面的一對平行導軌架在同一條軸線上；所述每個平行導軌架均滑動連接有玻璃底座，所述玻璃底座的上部為具有凸圓弧導軌面的U型槽軌，探頭固定楔塊與所述U型槽軌的側壁滑動連接，且探頭固定楔塊的凹圓弧面與U型槽軌的凸圓弧導軌面配合；所述探頭固定楔塊上部設置有探頭固定腔，用于固定超聲探頭。
[0007]本發明的使用方法是:
[0008]a、將中心定位臺和固定于中心定位臺的平行導軌架固定在待測工件表面，根據待測區域調節每個玻璃底座在平行導軌架上的位置；
[0009]b、在每個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、調節探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，即可調節超聲探頭與待測工件表面之間的傾角，達到通過工件母材測試計算的第一臨界角；測量焊縫與熱影響區的殘余應力時，微調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測量區域的第一臨界角，即可進行殘余應力測試。
[0011]d、測試另一個工件材料的殘余應力時，調節探頭固定楔塊在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到另一個工件材料的第一臨界角；實現對不同材料的殘余應力測試。
[0012]其中，固定于中心定位臺相對側面的一對平行導軌架上的相對玻璃底座上的相對的超聲波波探頭一個為接收探頭，一個為發射探頭；發射探頭發射超聲縱波，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]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0014]—、通過調節玻璃底座在平行導軌架上的位置，進而調節超聲收發探頭之間的距離，根據工件狀態和生產需要，實現不同區域內殘余應力的測試，滿足客戶和生產需要。
[0015]二、通過調節探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，即可調節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)，可進行不同種工件材料的殘余應力測試，降低檢測設備的生產成本以及加工周期，提高工作效率。
[0016]三、可以根據超聲波探頭接收到的超聲波波幅的衰減情況，微調探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，實現對焊縫、熱影響區的殘余應力測試時第一臨界角的調整修正，提高檢測精度。
[0017]進一步，本發明所述中心定位臺的中間為圓形定位孔。
[0018]這樣，有利于更精確地將檢測設備固定于工件的待檢測區域。
[0019]進一步，本發明所述固定于中心定位臺側面的平行導軌架為互相垂直的兩對。
[0020]這樣，可以不轉動中心定位臺，即可對待測工件的同一測試位置兩個方向(平行焊縫方向和垂直焊縫方向)的殘余應力進行測試，避免因轉動中心定位臺導致的前后測試位置偏差或測試方向不垂直，提高殘余應力測試效率和應力測試精度。
[0021]進一步，本發明所述平行導軌架與玻璃底座滑動連接的具體方式是:所述平行導軌架的兩導軌側壁均設有供定位螺釘穿過的水平通槽，玻璃底座位于兩導軌之間，玻璃底座與兩導軌側壁相對的側面上設有與定位螺釘配合的螺紋盲孔；定位螺釘穿過兩導軌側壁的水平通槽擰入玻璃底座側面的螺紋盲孔，可使玻璃底座沿平行導軌架滑動，并可通過擰緊定位螺釘使定位螺釘的螺釘頭壓緊導軌側壁定位。
[0022]這種連接方式可以方便快捷地調節玻璃底座在平行導軌架上的位置，實現對工件不同距離范圍內的殘余應力測試，滿足現場生產需要，也便于調節收發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]再進一步，本發明所述平行軌道架兩導軌側壁的水平通槽邊緣設置有刻度。
[0024]這樣，可以更準確地調節相對的玻璃底座在平行導軌架上的位置，更精確地調節超聲波收發換能器之間的距離，提高對測試區域的定位精度。
[0025]更進一步，本發明所述平行導軌架的每條導軌側壁的水平通槽為平行的上下兩條，相對的玻璃底座側面的螺紋盲孔也為上下兩個，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更為穩定，提高測試的準確性。
[0027]進一步，本發明所述U型槽軌的側壁與探頭固定楔塊滑動連接的具體方式是:所述U型槽軌的兩側壁均設有供鎖緊螺釘穿過的、與凸圓弧導軌面平行的弧形通槽，探頭固定楔塊與U型槽軌側壁相對的側面上設有與鎖緊螺釘配合的螺紋盲孔；鎖緊螺釘穿過U型槽軌側壁的弧形通槽，擰入探頭固定楔塊側面的螺紋盲孔，可使探頭固定楔塊沿U型槽軌的凸圓弧導軌面滑動，并可通過擰緊鎖緊螺釘使鎖緊螺釘的螺釘頭壓緊U型槽軌側壁鎖緊。
[0028]這樣的連接方式可以方便快捷地調節探頭固定楔塊在U型槽軌上的位置，從而調節探頭相對于測試平面的角度，實現同一固定設備對不同材料殘余應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]再進一步，本發明所述U型槽軌側壁的弧形通槽邊緣設置有傾斜角刻度。
[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]進一步，本發明所述探頭固定楔塊的凹圓弧面與U型槽軌的凸圓弧導軌面之間留有1-2_的裝配公差，檢測時通過耦合劑填補所述裝配公差。
[0032]這樣，方便裝配，使用時在探頭固定楔塊的凹圓弧面和U型槽軌的凸圓弧導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更好，避免由界面耦合狀態不好導致超聲波衰減情況發生。
[0033]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步描述。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明實施例一的正視結構示意圖。
[0035]圖2為本發明實施例一的俯視結構示意圖。
[0036]圖3為本發明實施例二的正視結構示意圖。
[0037]圖4為本發明實施例二的俯視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]實施例一
[0039]圖1、圖2示出，本發明的一種【具體實施方式】是，一種可調節聲束角及測試區域的超聲波應力檢測設備，包括:中心定位臺100 ;所述中心定位臺100相對側面上固定有平行導軌架200，固定于中心定位臺100相對側面的一對平行導軌架200在同一條軸線上；所述每個平行導軌架200均滑