钛合金管材壁厚超声测量的探头调节装置的制作方法

本发明属于超声测厚领域，具体涉及钛合金管材壁厚超声测量探头调节装置，适用于不同管件壁厚的超声测量。

背景技术：

钛合金作为一种先进的轻量化结构材料，具有优异的综合性能，其密度小，比强度高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，抗蚀性能优异，焊接性能良好等，因此在航空、航天、汽车、造船、能源等行业具有日益广泛的应用前景。

由于钛合金管的研制和加工技术难度很大，加之钛合金材料价格昂贵，使其在应用方面受到限制，目前主要在工业耐腐蚀和船舶方面的应用相对较广，如海水装置、核电、盐碱行业以及舰船等。

我国国家标准中对不同外径管材壁厚均匀度有严格要求，管材壁厚的允许偏差不超过其名义壁厚的±12.5％。而航空航天、核工业等领域对管材壁厚均匀度要求更高，目前仅靠轧制工艺生产后的钛合金管材很难达到管材壁厚均匀度要求。

因此，为了保证钛合金管材壁厚的均匀，首先需要选择合适的检测方法实现对钛合金管材壁厚的自动检测，准确获得管材壁厚分布状况，再通过一定壁厚修正的加工方法，使得钛合金管材壁厚均匀。

目前无缝管材壁厚测量的方法较多，产品生产阶段不同，所采用的检测手 段也各异。在常温下进行钛合金管材壁厚的检测，与其它检测方式相比，超声检测具有灵敏度高、穿透力强等特点。

为保证超声波能够准确检测管件壁厚值，需要调整保证超声波探头与检测管件之间处于检测最佳位置，自动检测过程中探头不会发生晃动，且检测装置需要有一定的自适应退让能力，以抵消工件的变形，避免超声探头检测位置偏移需要检测点，造成测量不准。常见的装夹探头装置，仅有简单的高度调节，很难保证探头底面水平，无法处于检测最佳位置。因此，根据探头检测原理需要设计更加方便的调节装置，以便快速的调节探头至合适位置。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种钛合金管材壁厚超声测量的探头调节装置。

本发明技术方案如下：一种钛合金管材壁厚超声测量的探头调节装置，包括检测装置外壳和探头，其特征在于：在所述检测装置外壳内设置第一连接件，该第一连接件套装于支撑轴上，支撑轴的两端与检测装置外壳连接，在所述第一连接件的一端固定第二连接件，该第二连接件的顶面与上下调节螺杆的底面贴靠，上下调节螺杆与检测装置外壳螺纹配合，在所述第一连接件的另一端安装主要调整体外壳，主要调整体外壳中设有相互固定在一起的第三连接件和第四连接件，所述第三连接件与能够原地旋转的高度调节螺杆螺纹配合，高度调节螺杆垂直穿过主要调整体外壳顶部固定的支撑座；

在所述第四连接件中嵌装探头放置槽，探头放置槽内安装探头，在探头的旁边设置能够原地转动的微调螺杆，所述微调螺杆的下端伸入第四连接件中，在微调螺杆的下端设置小齿轮，该小齿轮与探头放置槽下端套装的大齿轮啮合； 在所述主要调整体外壳的左右两侧对称设置左右调节螺杆，该左右调节螺杆与检测装置外壳螺纹配合，并且左右调节螺杆顶靠在主要调整体外壳的对应侧面上。

采用以上技术方案，转动上下调节螺杆，上下调节螺杆压迫第二连接件，使第一连接件及主要调整体外壳绕支撑轴转动一定角度，间接带动探头倾角变化；左右调节螺杆与检测装置外壳连接，两左右调节螺杆一起扭动，可带动主要调整体外壳旋转并起固定作用；通过上下调节螺杆、左右调节螺杆来控制主要调整体外壳，使得其于XY平面保持水平，即使探头底平面水平，同时可弥补整套检测装置的零件的制造精度误差和装配误差问题。高度调节螺杆由支撑座支承，并与第三连接件形成丝杆副，原地扭动高度调节螺杆，能够带动第三连接件和第四连接件垂直上下移动，以实现探头上下移动，从而调节探头与管件距离，使检测管件位于探头聚焦范围内。扭动微调螺杆，使其下端的小齿轮转动，小齿轮通过大齿轮带动探头放置槽，使探头放置槽小范围内转动，微调使得线聚焦探头的聚焦线与管件轴线平行；若探头为点聚焦或水平平探头，则不需要微调旋钮。

由此可见，本发明能够在水平方向、竖直方向和圆周方向调节探头位置，使得探头处于最佳位置，不仅操作简单、方便、快捷，适用范围广，而且能够确保测量的精度。

在所述检测装置外壳内腔的前后两端均设置有导向轮，该导向轮的下缘低于检测装置外壳的底面，所述导向轮套装于轮轴上，轮轴的两端与检测装置外壳连接。两个导向轮能够保证检测装置在管件上平稳运行，当轧制管件直线度低时，导向轮通过自身退让自适应能力，以抵消工件的变形，避免探头检测位 置偏移需要检测点而造成测量不准。

在所述探头放置槽上端的槽壁上开设有缺口，该缺口中嵌装与之相适配的紧固件，所述紧固件的旁边设置固定螺杆，该固定螺杆与探头放置槽螺纹配合，且固定螺杆的下端为上大下小的锥头，该锥头与所述紧固件抵接。以上结构通过扭动固定螺杆，能够推动紧固件朝着探头运动，使紧固件顶紧探头，以实现探头在探头放置槽内固定，防止其发生晃动。

为了简化结构，方便加工制作及装配，所述紧固件由圆弧块和方块组成，方块的一端与圆弧块外弧面的中部连为一体，方块的另一端为弧形。

本发明的有益效果是：

1、可通过更换导向轮大小和探头类型，检测不同直径钛合金管材，且适用于其它金属管材的检测，适用范围广。

2、具有一定的自适应退让能力，以抵消工件的变形，避免超声探头检测位置偏移需要检测点而造成测量不准。

3、结构简单、紧凑，易于装配，成本低；具有上下左右调节螺杆，高度调节螺杆，微调螺杆和固定螺杆，能够实现探头位置各个方向的调节，使得探头快速处于最佳位置，确保了测量精度，且调节操作简单、便捷。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的结构示意图。

图2为图1俯视方向的结构示意图。

图3为固定螺杆和紧固件的配合示意图。

图4为图3的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，检测装置外壳1优选为下端敞口的盒状结构，在检测装置外壳1内腔的前后两端均设置有导向轮3，该导向轮3优选为尼龙材料的滚轮，导向轮3的下缘低于检测装置外壳1的底面。导向轮3套装于轮轴2上，轮轴2的两端与检测装置外壳1连接，并由开口销固定，导向轮3能相对轮轴2转动。

如图1、图2所示，在检测装置外壳1内设置第一连接件4，该第一连接件4位于两个导向轮3之间。第一连接件4优选为方框结构，并套装于支撑轴5上，第一连接件4能相对于支撑轴5转动。支撑轴5平行于轮轴2，支撑轴5的两端与检测装置外壳1连接。

如图1、图2所示，在第一连接件4的一端固定安装第二连接件12，该第二连接件12的顶面与上下调节螺杆13的底面贴靠，上下调节螺杆13沿竖直方向穿设，上下调节螺杆13与检测装置外壳1螺纹配合。在第一连接件4的另一端安装主要调整体外壳6，主要调整体外壳6优选为框型，该主要调整体外壳6通过端部一体形成的定位柱插入第一连接件4中，使主要调整体外壳6与第一连接件4相固定。在主要调整体外壳6的左右两侧对称设置左右调节螺杆9，这两个左右调节螺杆9位于同一水平直线上，该左右调节螺杆9与检测装置外壳1螺纹配合，并且左右调节螺杆9顶靠在主要调整体外壳6的对应侧面上。

如图1、图2所示，在主要调整体外壳6中设有相互固定在一起的第三连接件7和第四连接件8，第三连接件7与能够原地旋转的高度调节螺杆15螺纹配合，高度调节螺杆15沿竖直方向穿设，该高度调节螺杆15垂直穿过主要调整体外壳6顶部固定的支撑座14，高度调节螺杆15的底端与外壳6内的台阶面贴合，高度调节螺杆15向下由外壳6内的台阶面限位，在高度调节螺杆15上部 的杆身上设置第一垫片16，该第一垫片16与检测装置外壳1的内顶壁配合，高度调节螺杆15向上由第一垫片16限位。

如图1、图2、图3和图4所示，在第四连接件8中嵌装探头放置槽21，探头放置槽21与第四连接件8间隙配合，该探头放置槽21内安装探头19。在探头放置槽21上端的槽壁上开设有圆弧形的缺口，该缺口中嵌装与之相适配的紧固件18，紧固件18由圆弧块和方块组成，方块的一端与圆弧块外弧面的中部连为一体，方块的另一端为弧形。在紧固件18的旁边设置固定螺杆17，该固定螺杆17沿竖直方向穿设，并与探头放置槽21螺纹配合，且固定螺杆17的下端为上大下小的锥头，该锥头的锥面与紧固件18方块的弧形面抵接。

如图1、图2所示，在探头19的旁边设置能够原地转动的微调螺杆20，微调螺杆20沿竖直方向穿设，微调螺杆20的下端伸入第四连接件8中，在微调螺杆20的下端焊接小齿轮11，该小齿轮11与探头放置槽21下端套装的大齿轮10啮合。在微调螺杆20的杆身上焊接第二垫片22，微调螺杆20向下由第二垫片22限位。

本发明的工作原理如下：

如图1所示，定义前后方向为X轴方向，左右方向为Y轴方向，竖直方向为Z轴方向。

扭动固定螺杆17，能够推动紧固件18朝着探头19运动，使紧固件18顶紧探头19，以实现探头19在探头放置槽21内固定，防止其发生晃动。

转动上下调节螺杆13，上下调节螺杆13压迫第二连接件12，使第一连接件4及主要调整体外壳6绕支撑轴5转动一定角度，间接带动探头19倾角变化；两左右调节螺杆9一起扭动，可带动主要调整体外壳6旋转并起固定作用；通 过上下调节螺杆13、左右调节螺杆9来控制主要调整体外壳6，使得其于XY平面保持水平，即使探头19底平面水平，同时可弥补整套检测装置的零件的制造精度误差和装配误差问题。

高度调节螺杆15与第三连接件7形成丝杆副，原地扭动高度调节螺杆15，能够带动第三连接件7和第四连接件8垂直上下移动，以实现探头19上下移动，从而调节探头19与管件距离，使检测管件位于探头聚焦范围内。

扭动微调螺杆20，使其下端的小齿轮11转动，小齿轮11通过大齿轮10带动探头放置槽21，使探头放置槽21小范围内转动，微调使得线聚焦探头的聚焦线与管件轴线平行；若探头为点聚焦或水平平探头，则不需要微调旋钮。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。