本实用新型专利技术公开了一种实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头及装置，其中探头包括：探头外壳，其内部具备容腔，探头外壳上设置有进水口和出水口；周期性永磁体，设置于探头外壳的容腔内；纯铁片，设置于周期性永磁体的上方；跑道线圈，由多匝漆包线绕制而成，设置于周期性永磁体的下方；刚玉片，设置于跑道线圈的下方，且与探头外壳的底部密封连接。刚玉片起到高温保护、抗冲击、耐磨损的作用；漆包线外部的涂层可起到隔热的效果，耐磨性好；通过进水口和出水口和外部的冷却循环系统连通，从而使水流不间断地对周期性永磁体、纯铁片、跑道线圈、刚玉片、探头外壳进行强制降温，多方位的耐高温设计，实现高温锻铸件的持续在线检测。测。测。
【技术实现步骤摘要】
实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头及装置
[0001]本技术涉及高温铸锻件缺陷检测
，尤其涉及一种实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头及装置。
技术介绍
[0002]由于加工工艺限制，铜、铝等非铁磁性金属材料在生产过程中不可避免地存在缩孔、缩松、夹杂物、裂纹、折叠等缺陷，这些缺陷会导致金属使用性能下降，最终导致构件出现断裂、破损等情况，造成不必要的浪费。在高温铜合金连铸生产线上，铜连铸坯将不可避免的出现边裂和缩孔，从而导致生产出来的铜丝和铜棒出现严重质量问题，甚至在抽丝或轧制过程中出现生产线中断等问题，严重影响高温连铸的生产效率和质量等级。由此可见，将无损检测技术应用于高温铜连铸坯的在线检测/监测，实现高温状态下铸坯角裂、表面横向裂纹、内部缩孔等缺陷的实时检测，并据此调整连铸工艺参数，实现裂纹的控制与消除，可以极大程度地提高铸坯成品率，避免生产线中断等事故，以提高生产效率。此外，在高温状态下，一些缺陷可通过提高锻压变形程度加以消除，而对仍无法消除的缺陷的铸锻件还可及时回炉二次锻造，避免再次加热时的能源消耗，大幅提高成品率和生产效率，达到节约能源和保护环境的目的。
[0003]常见的超声检测方法有压电超声、激光超声、电磁超声等。压电超声适用于常温缺陷检测环境，检测过程通常要添加耦合剂，且要求被检表面光洁。现存的耐高温压电换能器，其最高只能实现300℃的检测，且接触时间短，无法实现长时间高温检测，因此压电超声难以适用于高温铸锻件内部/表面缺陷检测。激光超声可以实现高温检测，但是生产成本高且持续时间短，不适合长时间在线快速检测。电磁超声因其非接触式、无需耦合剂、对表面状况要求不高等优点，因此适合高温铸锻件检测。
[0004]电磁超声换能器利用电磁感应的原理激励和接收超声波。当线圈通以高频大功率交变电流后，将在金属表面产生频率相同、方向相反的感生涡流，电涡流在永磁体的偏置磁场作用下产生洛伦兹力。金属表面质点在洛伦兹力的作用下产生周期性振动，从而激发超声波。当超声波沿着金属表面传播时，其在缺陷处会发生反射，反射回波被接收后，根据缺陷回波和发射声波之间的距离，可以实现缺陷的定位分析；与人工预制平底孔的金属试样进行缺陷回波信号对比，确定缺陷的当量直径，实现定量分析。
[0005]目前关于高温电磁超声探伤方法及其装置的专利报道主要有以下几个：
[0006]专利申请号CN108872401A公开了“一种抗高温、耐磨的电磁超声横波换能器及其制作方法”，该装置侧壁设有冷却介质进出端口，与外部的冷却源连通，可在内部形成循环冷却系统，对装置进行冷却；探头底部接触面涂有耐磨层，在保证极小提离距离的情况下，可有效保护线圈组件，提高探头的换能效率，延长使用寿命。
[0007]专利申请号CN105758938A公开了“一种550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法及其装置”，该专利技术通过自制陶瓷层银线并绕制线圈，配置耐高温N～AH SmCo永磁体，能在550℃高温环境中进行长时间检测，且能保持较高的换能效率。
[0008]以上专利虽然可以应用在高温检测领域，但相对来说，它们仅考虑了探头设计的局部优化，仅能实现短时高温下检测，难以实现高温下持续检测。
技术实现思路
[0009]本技术提供了一种实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头及装置，以解决现有的电磁超声检测设备难以实现高温下持续检测的问题。
[0010]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案。
[0011]第一方面，提供了一种实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，包括：
[0012]探头外壳，其内部具备容腔，所述探头外壳上设置有进水口和出水口；
[0013]周期性永磁体，设置于所述探头外壳的容腔内；
[0014]纯铁片，设置于所述周期性永磁体的上方；
[0015]跑道线圈，由多匝漆包线绕制而成，设置于所述周期性永磁体的下方；
[0016]刚玉片，设置于所述跑道线圈的下方，且与所述探头外壳的底部密封连接。
[0017]刚玉片将周期性永磁体、纯铁片、跑道线圈封装在探头外壳的容腔内，刚玉片起到高温保护、抗冲击、耐磨损的作用，使探头不易损坏；跑道线圈采用漆包线绕制而成，漆包线外部的涂层可起到隔热的效果，耐磨性好；通过进水口和出水口和外部的冷却循环系统连通，从而使水流在工作时不间断地对周期性永磁体、纯铁片、跑道线圈、刚玉片、探头外壳进行强制降温，多方位的耐高温设计，可保证该探头能在高温环境中实现长时间可靠探伤。漆包线内部导线表面不容易形成氧化层，跑道线圈阻抗在高温环境中不会急剧变化，故跑道线圈能实现高温环境下持续产生和接收超声波；周期性永磁体在水流的强制降温下，能够实现持续提供较强的偏置磁场，通过在周期性永磁体上方设置纯铁片，也进一步增强磁场和固定周期性永磁体，因而该探头能实现高温锻铸件的持续在线检测。
[0018]进一步地，还包括设置于所述跑道线圈与所述周期性永磁体之间的金属板。金属板用于避免在周期性永磁体中产生的超声波对有用超声波造成的干扰,提升接收到的回波信号的信噪比。金属板与跑道线圈的距离由该探头与被测试样时间的提离高度决定。
[0019]进一步地，所述金属板的厚度为0.1mm～0.5mm。
[0020]进一步地，每匝所述漆包线均包括多根铜丝及外部的陶瓷涂层。陶瓷层耐磨、隔热效果好，在高温环境中，陶瓷绝缘可靠，不易击穿而形成噪音；铜丝表面不容易形成氧化层，跑道线圈阻抗在高温环境中不会急剧变化。
[0021]进一步地，所述铜丝的直径为0.2mm～0.35mm，所述漆包线的外径为10～12mm。
[0022]进一步地，所述周期性永磁体包括呈两列布设的永磁体，且相邻永磁体的充磁方向相反。
[0023]进一步地，还包括与所述探头外壳螺纹连接的铜柱，所述铜柱将所述纯铁片、周期性永磁体、跑道线圈压紧固定在所述刚玉片上。
[0024]进一步地，所述探头外壳上包括两个进水口和两个出水口，两个所述进水口设置于所述探头外壳的顶部，两个所述出水口设置于所述探头外壳下部的侧壁上。增大水流在探头内部的流量，提高降温效果。
[0025]进一步地，所述刚玉片的厚度为0.4mm～0.6mm。
[0026]该探头适用于实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测，在进行检测时，在跑道
线圈内通入Barker码激励信号，交变电流信号将在被测试样中产生脉冲电涡流，电涡流在偏置磁场作用下产生洛伦兹力，从而带动试样表面质点振动，进而激发出SH波。激发的SH波沿试样上表面横向传播，或者沿入射角θ斜入射在被测试样内部传播，具体入射角度θ与信号频率f和周期性永磁体(PPM)的永磁体阵列间距D有关。根据所需SH波偏转角度θ，按照公式sinθ＝v/2fD计算确定信号频率f和PPM相邻永磁体间距D，v为超声波在被测金属材料内的传播速度。当SH波遇到缺陷时会产生缺陷回波，并且在底面回波之前到达被测试样的表面，接收到的超声信号经逆洛伦兹力本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，其特征在于，包括：探头外壳，其内部具备容腔，所述探头外壳上设置有进水口和出水口；周期性永磁体，设置于所述探头外壳的容腔内；纯铁片，设置于所述周期性永磁体的上方；跑道线圈，由多匝漆包线绕制而成，设置于所述周期性永磁体的下方；刚玉片，设置于所述跑道线圈的下方，且与所述探头外壳的底部密封连接。2.根据权利要求1所述的实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，其特征在于，还包括设置于所述跑道线圈与所述周期性永磁体之间的金属板。3.根据权利要求2所述的实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，其特征在于，所述金属板的厚度为0.1mm～0.5mm。4.根据权利要求1所述的实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，其特征在于，每匝所述漆包线均包括多根铜丝及外部的陶瓷涂层。5.根据权利要求4所述的实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，其特征在于，所述铜丝的直径为0.2mm～0.35mm，所述漆包线的外径为10～12mm。6.根据权利要求1所述的实现高温铸锻件缺陷电磁超声SH成像检测的探头，其特征在于，所述周期性永磁体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵辰瑜，刘易君，李祺辰，詹婉婷，石文泽，卢超，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。