专利名称：一种大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声检测探头的专用夹具，特别是一种用于直径较大的轴类 构件进行手动超声检测时其检测探头的装夹装置。
背景技术：
大型轴类锻件一般具有形状特殊性且质量要求较高等特点，在成型和质量保证上 难度较大，在生产过程中也要求进行全超声探伤来保证产品的质量。同时大型轴类锻件的 尺寸和重量都较大，若采用自动超声检测系统进行检测，往往需要设计专门的大型夹持装 置和超声采集系统，相对于小批量的生产来说成本较高，通用性�。虼嗽谑导噬腥匀� 以手动超声检测为主，即由人工直接手持检测探头对大型轴类锻件进行检测，对检测探头 的选择和使用要求是依据我国行业标准《重型机械通用技术条件_锻钢件无损检测》中规 定进行，即探头的选择原则上采用2Mhz 2. 5MHz、晶片直径10 30mm的直探头，斜探头的 折射角应为35° 70°，斜探头的有效晶片面积应为20mm2 625mm2。按照标准规定，检测 中探头每次移动至少有15%的重合，以确保能完成完全扫查整个锻件，且手工操作时不得 超过150mm/s，这种规定的超声检测探头，相对于整个锻件来说，探头晶片尺寸较�。觳馐� 检测人员需要手持探头按照标准规定在整个检测面上来回不断的移动检测，同时要对检测 结果进行判断，当锻件较大时受臂长的限制检测人员甚至需要站到高处才能完成检测，同 时要确保每次探头移动15%重合面积，这往往需要几十甚至几百次才能完成整个锻件的检 测。这样不但大大增加了检测人员工作的劳动强度，还会带来安全隐患，另外由于现有手动 检测时，探头顶端是直接与被测件接触，容易造成探头端面的磨损，也很难保证探头与工件 之间的接触力与耦合效果，造成误判率的提高。因此，对手动超声探头设计装夹装置，可以 避免许多不利的人为因素，在显著提高检测效率同时，还能够有效提高检测结果的准确性。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置。它 可以通过手动快速进行大型轴类锻件的检测，解决现有自动超声检测成本高和手动超声检 测效率低下、劳动强度大，不准确等缺点。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，大型轴类锻件手动超声检测探头 的装夹装置，其特征在于它是由推杆、螺栓、弹簧、探头和内外以及底部三个套筒构成；推杆 的直杆段可自由伸缩，其夹爪端活动连接在外套筒的筒壁上，外套筒的顶部端盖上开有通 孔，筒壁底面沿周向设置有磁性滚轮；内套筒从外套筒的顶部端盖孔中插入其中，内套筒的 顶部连接螺栓，螺栓的直径大于外套筒顶部端盖通孔直径，内套筒内设置探头，探头线从内 套筒顶部螺栓的通孔中引出；内套筒底端连接底部套筒，底部套筒的底面开有用于探头检 测的通孔，底部套筒的底面应超出外套筒底面的磁性滚轮；内外套筒的筒壁之间设置弹簧， 由外套筒顶部端盖和底部套筒上端面将弹簧在内外套筒的筒壁之间轴向限位。本实用新型在对大型轴类锻件检测时，装夹装置底部的磁性滚轮能使得整个装置较平稳有力地吸附于锻件上，使底部套筒顶端挤压内外套筒壁之间的弹簧，探头在弹簧的 反作用力下，始终保证有向下的压力，为了使探头在检测时与被测件更好地耦合，提高检测 结果的准确性，本实用新型在探头的前端还设置有弹性薄膜，薄膜中注有足够多的甘油，以 确保探头端部完全置于甘油中，当锻件(要求在力学性能热处理后、精加工成形前进行超 声检测)表面不平整时，通过薄膜结构的弹性伸缩能确保探头与构件的良好耦合。装置底 部的磁性滚轮也可起到定位标记作用，它可以通过可伸缩调节的连杆自由摆动，控制磁性 滚轮带动探头移动检测，确保每次探头轴向和周向的定位(轴类锻件)，使得每次探头移动 检测过程中能够很好地保证行业标准中规定的15%重合，本实用新型与现有技术相比其显著优点是能保证探头与锻件检测界面的良好耦 合，探头接触力的变化可以控制在很小的范围内，同时保证探头的有效接触面积；能显著提 高检测效率，在保证扫查位置精度的同时扫查速度可以提高1 1. 5倍，伸缩杆的作用使得 检测人员不要来回移动即可完成长距离大型件的扫查，大大减少其劳动强度，使得其能够 更专注于缺陷波形的检测中，保证检测正确率，同时该装置结构简单，通用性强，成本较低 廉，适用于多种大型轴类锻件的快速手动超声检测。本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。
图1是本实用新型所述大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置的整体结构 示意图。图2是本实用新型大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置的底部结构示意 图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体结构作进一步详细描述。参见图1、图2，根据本实用新型制作的大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装 置，它主要是由推杆1、螺栓3、内套筒4、外套筒5、弹簧6以及探头7组成，推杆1的直杆段 可自由伸缩，其夹爪端活动连接在外套筒5的筒壁上，外套筒5的顶部端盖上开有通孔，筒 壁底面沿周向设置有磁性滚轮10 ；内套筒4从外套筒5的顶部端盖孔中插入其中，内套筒4 的顶部连接螺栓3，螺栓3的顶部直径大于外套筒5顶部端盖通孔直径，内套筒4内设置探 头7，探头线2从内套筒4顶部螺栓3的通孔中弓丨出；内套筒4底端连接底部套筒8，底部套 筒8的底面开有用于探头7检测的通孔，底部套筒8的底面应超出外套筒5底面的磁性滚 轮10 ；内套筒4和外套筒5的筒壁之间设置弹簧6，由外套筒5顶部端盖和底部套筒8上端 面将弹簧6在内外套筒的筒壁之间轴向限位。为确保探头7与被测构件之间的耦合效果， 在探头7的前端还设置有弹性薄膜12，薄膜12的四周通过两个橡皮圈9固定在探头7前的 底部套筒8内壁上。通过底部套筒8与内套筒4的螺纹拧紧力和橡皮圈9的压紧力来固定 薄膜12，检测时先将薄膜12中注入足够多的甘油，确保探头7端部完全置于甘油中，螺栓3 中间带通孔，这样可以适应不同高度的探头，通孔用于引出探头线，当螺栓3与内套筒4拧 紧时，探头7端部设置的的橡皮圈9被压紧，保证其端部的密封性。磁性滚轮10共四个，保 证装置平稳地吸附于构件表面。为防止薄膜12及底部套筒8底面与构件表面直接接触造成摩擦损耗，在底部套筒8的底面可设置接触凸点11，本例沿周向等距离设置4个接触凸点 11，它与弹簧6配合起到探头7的接触自适应的作用。本实用新型在未检测时，由于螺栓3 顶部直径较外套筒5孔径大，从而可以防止内套筒4、弹簧6和探头7向下散落，此时弹簧6 处于松弛状态，当装置与构件接触时，磁性滚轮10会吸附于构件表面，接触凸点11受到构 件表面一向上的力，弹簧6被压紧从而给螺栓3、内套筒4、探头7和底部套筒8 —个向下的 压紧力，这样就可以保证探头7通过薄膜与构件表面较好的接触。 本实施例在外套筒5底部沿周向等距离设置4个磁性滚轮10，见图2所示，上下 磁性滚轮10中心连线正好经过探头7中心位置，因此在检测的过程中可以直接以上下磁性 滚轮10的中心位置点为参照，保证探头7位置15%的重合性及整体扫查的完整性。如以某大型风电主轴锻件为例，该锻件含有1510mm、660mm、600mm三段直径不等的轴，其长度分 别为280mm、475mm、1105mm，采用人工检测的方法，结合CUD2080数字式超声探伤仪，探头频 率2. 5MHz，探头直径为20mm，由于锻件直径较大需要多次来回扫查才能完成整个锻件的检 测，检测过程中难以保证扫查的重合率，采用本实用新型的超声检测探头装夹装置，在完成 探头装夹之后，将超声检测仪调成自动报警方式，在锻件表面涂上浆糊作为耦合剂，轴的端 部某一点作为扫查起始点，将滚轮B、D的中心位置对准起始点，沿轴向通过伸缩推杆1的长 短调节，就可完成660mm、600mm两段轴的检测，对于半径较大的1510mm段，整个探头及装置 相对锻件来说较�。耸笨梢匝卦仓芊较蚍至礁霭朐仓芙腥斯げ僮魃ú�。在整个扫查的 过程中，检测人员无须来回走动，只需要每次调节装置的轴向或周向位置保证15%扫查重 合率，且探头与检测界面的接触力变化较�。蟠筇岣吡思觳庑剩ü觳庖瞧鞯淖远� 警功能来防止检测人员的漏检。对于平板类构件，可沿平板长度方向来回扫查即可。
权利要求一种大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置，其特征在于它是由推杆[1]、螺栓[3]、弹簧[6]、探头[7]、内套筒[4]、外套筒[5]以及底部套筒[8]构成；推杆[1]的直杆段可自由伸缩，其夹爪端活动连接在外套筒[5]的筒壁上，外套筒[5]的顶部端盖上开有通孔，筒壁底面沿周向设置有磁性滚轮[10]；内套筒[4]从外套筒[5]的顶部端盖孔中插入其中，内套筒[4]的顶部连接螺栓[3]，螺栓[3]的直径大于外套筒[5]顶部端盖通孔直径，内套筒[4]内设置探头[7]，探头线[2]从内套筒[4]顶部螺栓[3]的通孔中引出；内套筒[4]底端连接底部套筒[8]，底部套筒[8]的底面开有用于探头[7]检测的通孔，底部套筒[8]的底面应超出外套筒[5]底面的磁性滚轮[10]；内套筒[4]和外套筒[5]的筒壁之间设置弹簧[6]，由外套筒[5]顶部端盖和底部套筒[8]上端面将弹簧[6]在内套筒[4]和外套筒[5]的筒壁之间轴向限位。
2.根据权利要求1所述大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置，其特征在于探头 [7]的前端设置用于确保探头[7]与被测构件之间耦合效果的弹性薄膜[12]，薄膜[12]的 四周通过两个橡皮圈[9]相夹固定在探头[7]前的底部套筒[8]内壁上。
3.根据权利要求1所述大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置，其特征在于底部 套筒[8]沿筒壁底面周向设置防摩擦损耗的接触凸点[11]。
专利摘要本实用新型公开了一种大型轴类锻件手动超声检测探头的装夹装置，它主要是由推杆、探头、磁性滚轮以及三个内外和底部套筒构成。该装置在检测时，由装置底部的磁性滚轮使整个装置较平稳有力地吸附于被测锻件上，并在弹簧力作用下，将探头准确定位，同时使探头与被测件较好地接触。整个检测过程通过可伸缩调节的连杆自由摆动，控制磁性滚轮带动探头移动检测。采用该装置对大型轴类锻件进行检测，不仅大幅提高了人工检测的速度，减少了检测人员的劳动强度，还能保证探头与锻件检测界面的良好耦合，确保了检测结果的准确性与可靠性。本实用新型具有结构简单，通用性强，成本较低廉等特点，可广泛用于小批量大型轴类锻件的手动超声检测中。
文档编号G01N29/24GK201569644SQ200920284469
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者孙艾, 徐越兰, 王飞, 葛艳明, 覃鑫 申请人:江苏金源锻造股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
