一种可调节声束角及测试区域的超声波应力检测设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可调节声束角及测试区域的超声波应力检测设备，属于残余应力测试领域。
【背景技术】
[0002]材料在外力作用下产生塑形变形时产生残余应力，而弹性变形不会产生残余应力。残余应力是工件质量评估的一个主要标准，对工件的服役具有很大危害，例如加速疲劳裂纹的萌生、降低疲劳寿命、发生应力腐蚀、变形、失稳等，因此对残余应力的无损检测意义较大。
[0003]超声波利用声弹性原理对残余应力进行测试，声弹性原理是指超声波的传播速度和工件中的应力呈现线性关系。目前使用较多、较为成熟的超声波测试波形为临界折射纵波0?波)，临界折射纵波是纵波以第一临界角入射时产生的特殊模式，平行待测工件的表面传播。固定收发探头之间的距离，根据临界折射纵波在工件中传播时间的变化则可以测试出工件中残余应力的状态。基于临界折射纵波的残余应力检测法的关键在于确定待测工件材料的第一临界角9，arcsin0 = &/%)，测工件中超声波的传播速度，与待测工件的材料和组织结构有关，V2为玻璃楔块中超声波的传播速度。
[0004]现有的超声波残余应力检测设备的超声波收发探头固定于一个有机玻璃楔块的两个相对的倾斜面，测试区域固定，且相对于待测工件表面的倾斜角度固定。这个固定的倾斜角是基于待测焊接工件的母材测试计算出的第一临界角，而焊缝、热影响区域和母材的组织之间存在较大差异；因此第一临界角也存在很大不同，用基于母材计算出的第一临界角测试焊缝和热影响区域的残余应力必然存在较大测量误差。而且评估残余应力通常都是对两个方向(平行焊缝方向和垂直于焊缝方向)的残余应力测试，而现有的超声波残余应力检测设备一次仅能对工件的一个方向(平行焊缝方向或者垂直于焊缝方向)进行残余应力测试，换到另一个方向时，很容易导致前后测试的位置不一致或方向不垂直，产生较大的测试误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种可调节声束角及测试区域的超声波应力检测设备。该设备可调节超声波收发探头与待测工件表面之间的角度(超声波测试的声束角)，不仅可实现对焊缝、热影响区第一临界角的调整修正；还可进行不同种材料的残余应力测试；且该设备可调节超声波收发探头之间距离，实现待测工件不同区域面积内的残余应力测试。
[0006]本发明实现其发明目的所采取的技术方案是:一种可调节声束角及测试区域的超声波应力检测设备，包括:中心定位台；所述中心定位台相对侧面上固定有平行导轨架，固定于中心定位台相对侧面的一对平行导轨架在同一条轴线上；所述每个平行导轨架均滑动连接有玻璃底座，所述玻璃底座的上部为具有凸圆弧导轨面的U型槽轨，探头固定楔块与所述U型槽轨的侧壁滑动连接，且探头固定楔块的凹圆弧面与U型槽轨的凸圆弧导轨面配合；所述探头固定楔块上部设置有探头固定腔，用于固定超声探头。
[0007]本发明的使用方法是:
[0008]a、将中心定位台和固定于中心定位台的平行导轨架固定在待测工件表面，根据待测区域调节每个玻璃底座在平行导轨架上的位置；
[0009]b、在每个玻璃底座和待测工件表面之间，玻璃底座上部U型槽轨的凸圆弧导轨面和探头固定楔块的下部的凹圆弧面之间涂抹耦合剂；
[0010]c、调节探头固定楔块在U型槽轨上的位置，即可调节超声探头与待测工件表面之间的倾角，达到通过工件母材测试计算的第一临界角；测量焊缝与热影响区的残余应力时，微调相对的探头固定楔块在U型槽轨上的位置，使超声探头与工件表面的倾角为相应测量区域的第一临界角，即可进行残余应力测试。
[0011]d、测试另一个工件材料的残余应力时，调节探头固定楔块在U型槽轨上的位置，使超声探头与待测工件表面之间的倾角达到另一个工件材料的第一临界角；实现对不同材料的残余应力测试。
[0012]其中，固定于中心定位台相对侧面的一对平行导轨架上的相对玻璃底座上的相对的超声波波探头一个为接收探头，一个为发射探头；发射探头发射超声纵波，通过检测接收探头的超声波波幅衰减情况确定超声探头与工件表面的倾角是否为第一临界角，
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]—、通过调节玻璃底座在平行导轨架上的位置，进而调节超声收发探头之间的距离，根据工件状态和生产需要，实现不同区域内残余应力的测试，满足客户和生产需要。
[0015]二、通过调节探头固定楔块在U型槽轨上的位置，即可调节超声波探头与待测工件表面之间的角度(超声波测试的声束角)，可进行不同种工件材料的残余应力测试，降低检测设备的生产成本以及加工周期，提高工作效率。
[0016]三、可以根据超声波探头接收到的超声波波幅的衰减情况，微调探头固定楔块在U型槽轨上的位置，实现对焊缝、热影响区的残余应力测试时第一临界角的调整修正，提高检测精度。
[0017]进一步，本发明所述中心定位台的中间为圆形定位孔。
[0018]这样，有利于更精确地将检测设备固定于工件的待检测区域。
[0019]进一步，本发明所述固定于中心定位台侧面的平行导轨架为互相垂直的两对。
[0020]这样，可以不转动中心定位台，即可对待测工件的同一测试位置两个方向(平行焊缝方向和垂直焊缝方向)的残余应力进行测试，避免因转动中心定位台导致的前后测试位置偏差或测试方向不垂直，提高残余应力测试效率和应力测试精度。
[0021]进一步，本发明所述平行导轨架与玻璃底座滑动连接的具体方式是:所述平行导轨架的两导轨侧壁均设有供定位螺钉穿过的水平通槽，玻璃底座位于两导轨之间，玻璃底座与两导轨侧壁相对的侧面上设有与定位螺钉配合的螺纹盲孔；定位螺钉穿过两导轨侧壁的水平通槽拧入玻璃底座侧面的螺纹盲孔，可使玻璃底座沿平行导轨架滑动，并可通过拧紧定位螺钉使定位螺钉的螺钉头压紧导轨侧壁定位。
[0022]这种连接方式可以方便快捷地调节玻璃底座在平行导轨架上的位置，实现对工件不同距离范围内的残余应力测试，满足现场生产需要，也便于调节收发超声波探头之间的距离，避免超声波衰减造成的较大测试误差。
[0023]再进一步，本发明所述平行轨道架两导轨侧壁的水平通槽边缘设置有刻度。
[0024]这样，可以更准确地调节相对的玻璃底座在平行导轨架上的位置，更精确地调节超声波收发换能器之间的距离，提高对测试区域的定位精度。
[0025]更进一步，本发明所述平行导轨架的每条导轨侧壁的水平通槽为平行的上下两条，相对的玻璃底座侧面的螺纹盲孔也为上下两个，所述上部的水平通槽与上部的螺纹盲孔位于同一水平位置，下部的水平通槽与下部的螺纹盲孔位于同一水平位置。
[0026]这样，可以使玻璃底座的固定和滑动更为稳定，提高测试的准确性。
[0027]进一步，本发明所述U型槽轨的侧壁与探头固定楔块滑动连接的具体方式是:所述U型槽轨的两侧壁均设有供锁紧螺钉穿过的、与凸圆弧导轨面平行的弧形通槽，探头固定楔块与U型槽轨侧壁相对的侧面上设有与锁紧螺钉配合的螺纹盲孔；锁紧螺钉穿过U型槽轨侧壁的弧形通槽，拧入探头固定楔块侧面的螺纹盲孔，可使探头固定楔块沿U型槽轨的凸圆弧导轨面滑动，并可通过拧紧锁紧螺钉使锁紧螺钉的螺钉头压紧U型槽轨侧壁锁紧。
[0028]这样的连接方式可以方便快捷地调节探头固定楔块在U型槽轨上的位置，从而调节探头相对于测试平面的角度，实现同一固定设备对不同材料残余应力测试以及修正组织不均匀带来的第一临界角微观变化。
[0029]再进一步，本发明所述U型槽轨侧壁的弧形通槽边缘设置有倾斜角刻度。
[0030]这样，便于探头固定楔块的精确定位，即超声探头与待测工件表面倾斜角度的精确控制。
[0031]进一步，本发明所述探头固定楔块的凹圆弧面与U型槽轨的凸圆弧导轨面之间留有1-2_的装配公差，检测时通过耦合剂填补所述装配公差。
[0032]这样，方便装配，使用时在探头固定楔块的凹圆弧面和U型槽轨的凸圆弧导轨面之间均匀涂上耦合剂，使玻璃底座和探头固定楔块的耦合状态更好，避免由界面耦合状态不好导致超声波衰减情况发生。
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步描述。
【附图说明】
[0034]图1为本发明实施例一的正视结构示意图。
[0035]图2为本发明实施例一的俯视结构示意图。
[0036]图3为本发明实施例二的正视结构示意图。
[0037]图4为本发明实施例二的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]实施例一
[0039]图1、图2示出，本发明的一种【具体实施方式】是，一种可调节声束角及测试区域的超声波应力检测设备，包括:中心定位台100 ;所述中心定位台100相对侧面上固定有平行导轨架200，固定于中心定位台100相对侧面的一对平行导轨架200在同一条轴线上；所述每个平行导轨架200均滑