用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头，利用爬波可以检测螺栓近表面缺陷的特点，可以实现在不拆卸螺栓、不对螺栓产生腐蚀的情况下，对带中心孔的在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷进行超声爬波检测，包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封；所述的圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角使得在圆柱形楔块的外表面产生爬波，从圆柱形楔块的圆柱面向外发出。

【技术实现步骤摘要】
用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头
本技术属于无损检测领域，特别涉及一种用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头。
技术介绍
目前，公知的带有中心孔的在役高温镍基合金螺栓内部近表面的检测还没有有效的方法。
技术实现思路
为了实现带中心孔的在役高温镍基合金螺栓在不拆卸的情况下直接进行螺栓内部近表面缺陷的检测，本技术提供一种在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头。为此，本技术采用的技术方案如下：一种用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头，包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔，圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁形成一个夹角，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封；所述的圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角使得在圆柱形楔块的外表面产生爬波，从圆柱形楔块的圆柱面向外发出。阻尼块的作用是抑制压电晶片背部产生的声波；压电晶片的作用是利用材料的压电效应产生超声纵波；圆锥形空腔的作用是实现声波的偏转，超声波纵波从压电晶片中发出，经过圆柱形楔块与圆锥形空腔的界面进行反射、产生反射纵波，反射纵波以第一临界角入射到楔块与螺栓工件的界面时，一方面会产生折射角为90°的表面纵波，另一方面产生折射横波，在折射横波和表面纵波之间传播的波峰值即为爬波，爬波受工件表面刻痕，不平整，凹陷，液滴等干扰较小有利于检测表面下缺陷，如铸件、堆焊层等表面下裂纹以及螺栓根部的裂纹。优选地，楔块材质选择有机玻璃，圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角为31.22°。本技术的有益效果是：可以实现在不拆卸螺栓、不对螺栓产生腐蚀的情况下，对在役的带中心孔的高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷进行超声爬波检测。附图说明图1是本技术的超声爬波探头的立体结构示意图；图2是本技术的超声爬波探头的纵向剖面结构示意图；图3是本技术的声波传播原理图。其中:1.阻尼块、2.压电晶片、3.楔块、4.封口垫、5.锥形空腔、6.超声波纵波、7.反射纵波、8.折射横波、9.导线、10.表面纵波。具体实施方式下面结合附图对本技术的超声爬波探头的具体结构进行详细说明。如图1、2所示，一种用于高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头，包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块1、压电晶片2和圆柱形楔块3，导线9从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔5，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫4密封；所述的圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角使得在圆柱形楔块的外表面产生爬波，从圆柱形楔块的圆柱面向外发出。圆柱形阻尼块1的作用是抑制压电晶片背部产生的声波，压电晶片2的作用是利用材料的压电效应产生超声纵波，圆锥形空腔5的作用是实现声波的偏转。如图3所示，圆柱形楔块材质以有机玻璃为例，圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角σ＝31.22°，超声波纵波6从压电晶片2中发出，经过圆柱形楔块3与圆锥形空腔5的界面进行反射、产生反射纵波7，反射角β＝入射角α＝58.78°，反射纵波相对于水平方向夹角γ＝27.56°，反射纵波以第一临界角入射到楔块与螺栓工件的界面时，一方面会产生折射角为90°的表面纵波10，另一方面产生折射横波8，折射横波相对于水平方向夹角δ＝33.19°，在折射横波和表面纵波之间传播的波峰值即为爬波。楔块材质为有机玻璃，在圆柱形楔块的外表面产生爬波时，圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁夹角的推算过程如下：当纵波以第一临界角附近的角度入射到界面时，会在第二介质内产生表面纵波和折射横波，把沿介质表面下一定距离处在折射横波和表面纵波之间传递的波峰值称为爬波。由反射折射定律可以得到：sinα/C1＝sinβ/C1，sinγ/C1＝sinδ/C2，sinγ/C1＝sinθ/C3，C1为纵波在有机玻璃中的声速、C2为横波在高温镍基合金中的声速，C3为纵波在高温镍基合金中的声速，C1＝2730m/s，C2＝3230m/s，C3＝5900m/s，θ＝90°，所以γ＝27.56°，β＝α＝58.78°，δ＝33.19°，σ＝90°-(90°-β+γ)＝31.22°这时圆柱形楔块中的超声反射纵波相对于水平方向角度γ＝27.56°，圆柱形楔块与螺栓工件的界面产生的折射横波相对于水平方向的角度δ＝33.19°，圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角σ＝31.22°。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头，其特征在于：包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直径相同的圆锥形空腔，圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁形成一个夹角，所述圆锥形空腔的底部由一封口垫密封；所述的圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角使得在圆柱形楔块的外表面产生爬波，从圆柱形楔块的圆柱面向外发出,所述圆锥形空腔母线与圆柱形楔块侧壁的夹角为31.22°。

【技术特征摘要】
1.一种用于在役高温镍基合金螺栓内部近表面缺陷检测的超声爬波探头，其特征在于：包括由上至下依次连接且直径相同的圆柱形阻尼块、压电晶片和圆柱形楔块，导线从所述阻尼块的中心穿过并连接至所述压电晶片，所述圆柱形楔块内部形成有与该圆柱形楔块等高且底部直径与该圆柱形楔块直...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞，田旭海，
申请(专利权)人：天津市思维奇检测技术有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12