专利名称：钢轨焊缝超声波探伤用组合探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种组合式探头，尤其是一种钢轨焊缝超声波探伤用组合 探头，其特别适用于对铁路无缝线路钢轨焊缝进行探伤检测。
背景技术：
目前，对于铁路钢轨焊缝的质量检査大都采用超声波检测方式，由于钢轨 几何形状较复杂和焊接缺陷的特殊性，当采用超声波反射法进行检测时，存在 检测盲区，无法准确地检测出焊缝内部和热影响区的所有缺陷，从而，导致在 对钢轨焊缝进行探伤检测作业中漏探和误判现象时有发生，严重威胁到铁路线 路的行车安全。另外，当采用超声波衍射法检测焊缝的方法时，公知的结构通常是釆用 一对探头，由于其角度的单一性和检测深度局限性及探头形状等原因，造成 钢轨焊缝断面的声场极不均匀，这就导致了检测准确度、检测精度和检测速 度低下。因此， 一对探头的超声波衍射法也不能实现钢轨焊缝全断面的质量 检测。本设计人鉴于上述现有技术中存在的缺陷，借助专业的知识、经验的辅助， 研制出本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作简单、速度快的检测钢轨 焊缝的超声波探伤用组合探头，以克服现有技术存在的缺陷，减少检测盲区， 并通过对钢轨焊缝的各个不同厚度的区域进行分层检测，达到能够检测钢轨焊 缝内部各种缺陷及热影响区的裂纹的目的。为此，本实用新型提出的一种钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所 述组合探头具有一对设置在支架上的第一探头和第二探头，其中一个是发射超声波的探头，另一个是接收超声波的探头；所述第一探头和第二探头分别具有第一滑靴和第二滑靴，每一滑靴内分别顺序排列设有多个发射超声波的子探头或多个接收超声波的子探头；所述每一个发射超声波的子探头和接收超声波的 子探头是成对分别对应设置在第一滑靴和第二滑靴中，每一对子探头的折射角 相等。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述多个发射超声波 的子探头或多个接收超声波的子探头分别容置在所述第一滑靴或第二滑靴的容 置槽内，所述容置槽沿第一、第二滑靴的高度方向贯通设置。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，设置在所述一对滑靴 内侧的子探头的折射角大于设置在所述一对滑靴外侧的子探头的折射角。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述滑靴的两端沿高 度方向分别设有一通孔，所述通孔的底面具有与所述滑靴的容置槽相连通的嵌 槽；其中一通孔为进液孔，另一通孔为排气孔。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述嵌槽距滑靴底面 高度为0. 2mm。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述支架至少具有一 丝杠，第一和第二探头分别与一对固定夹板枢轴连接，所述一对固定夹板能够 移动地与所述丝杠相连接。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述支架还具有一导 杆，所述导杆与所述丝杠平行设置，所述导杆与丝杠的两端分别设有一固定部， 且所述导杆与固定部固定连接，所述丝杠与固定部能够转动地连接。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述丝杠为双向调节 丝杠， 一带有内螺纹的双向调节轮与所述丝杠相配合，并位于所述第一和第二 探头之间如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述双向调节轮的外 周设有齿牙，形成一带内螺纹的齿轮。如上所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其中，所述一对固定夹板与 一探头连接块固定连接，该探头连接块具有轴线平行的一通孔和一螺纹孔，所 述导杆能够滑动地穿设于该通孔内，所述丝杠与所述探头连接块由该螺纹孔构 成螺纹连接。本实用新型的特点和优点是1、 本实用新型通过设置多对子探头，并将每一对子探头分别对称设置在第 一、第二探头内，使超声波能覆盖所探整个焊缝区域，以及能对钢轨焊缝的各 个不同厚度的区域进行分层检测，具有探测区域大，减少检测盲区的优点。2、 由于分别对称设置在第一和第二探头内的多对子探头中每一对子探头的 折射角相等，且设置在探头内侧(相邻侧)的子探头的折射角大于设置在所述探 头外侧(远离侧)的子探头的折射角，则每一对子探头构成不同角度的超声声源， 因此能够检测钢轨焊缝中不同深度的缺陷，以及检测热影响区的裂纹，实现了对 钢轨焊缝的全断面检测。3、 本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头通过双向调节轮和双向螺 纹丝杠来调整两探头之间的间距，从而使第一、第二探头能够等距离地位于焊 缝中心线两侧，保证了准确地对钢轨焊缝各部位的超声波检测。4、 本实用新型通过设置在滑靴下表面的嵌槽，当探头表面流经耦合液时， 能使探头表面与钢轨表面保持有一定厚度的耦合液膜，从而保证了探伤过程中 有稳定的声耦合，提高了探伤检测精度。5、 所述滑靴与固定夹板之间通过转动轴以枢轴方式连接，使两个探头能够 不受钢轨表面的形状的影响，从而达到在探伤过程中获得较佳的声耦合效果。
图1是本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头结构主视示意图；图2是本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头结构俯视示意图； 图3是本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头结构侧视示意图； 图3A是沿图1中A-A线的剖视示意图；图4A、图4B为本实用新型的组合探头结构示意图，其中，图4A为构成第 一探头的多个子探头，图4B为构成第二探头的多个子探头； 图5为本实用新型的组合探头的滑靴剖视示意图； 图6为滑靴的俯视示意图； 图7为沿图5中B-B线的剖视示意图； 图8为沿图5中C-C线的剖视示意图；图9为本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头使用状态侧视示意图；图10为本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头使用状态主视示意图；图11为图10中I处的局部放大示意图。
具体实施方式
为对本实用新型的目的、特征、技术效果有更加清楚的理解，现对照附图 来说明本实用新型的连续输送装置。如图1、 2、 3、 3A所示，本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头， 包括一对设置在支架1上的第一探头2和第二探头3，所述支架1至少具有丝 杠ll，第一和第二探头2、 3分别通过转动轴14与一对固定夹板12、 13枢轴 连接，所述一对固定夹板12、 13能够移动地与所述丝杠11相连接，优选所述 固定夹板12、 13与探头连接块121固定连接，且该探头连接块121与丝杠11 之间构成螺纹连接。为保证一对探头2、 3在所述丝杠11上能够平稳地移动，优选所述支架1 还包括一导杆15，所述导杆15与所述丝杠11平行设置，所述导杆15与丝杠11的两端分别设有一固定部16，且所述导杆15与固定部16固定连接，所述丝 杠11与固定部16为转动连接。上述探头连接块121上还设有一通孔，所述导 杆15可滑动穿设于该通孔内，且所述探头连接块121上设置的所述通孔和螺纹 孔的轴线相平行。为了便于调节，在本实施例中，所述丝杠11为双向调节丝杠， 一带内螺纹 的双向调节轮17与所述丝杠11相配合，并位于所述第一和第二探头2、 3之间。另一可行的实施例是，可在所述双向调节轮17的外周设置齿牙，形成一带 内螺纹的齿轮(未图示)，例如该齿轮的摸数为l。其中，所述第一探头2和第二探头3的其中一个是发射超声波的探头，另 一个是接收超声波的探头。且所述第一探头2和第二探头3中的子探头沿所述 第一探头2、第二探头3之间的中心线对称设置。所述第一探头2和第二探头3 分别具有第一滑靴21和第二滑靴31，如图5、 6所示，每一滑靴21、 31在高 度方向均设有贯通的容置槽214、 314，其内设有多个发射超声波的子探头或多 个接收超声波的子探头，且多个子探头由一对滑靴21、 31的内侧(两滑靴的相 邻侧)向外侧(两滑靴的远离侧)顺序排列设置。所述每一个发射超声波的子探头 和接收超声波的子探头是成对分别对应设置在第一滑靴21和第二滑靴31中， 每一对子探头的折射角相等。且设置在所述滑靴21、 31内侧(相邻侧)的子探 头的折射角大于设置在所述滑靴21、 31外侧(远离侧)的子探头的折射角。如图4A、 B所示，在本实施例中，第一滑靴21、第二滑靴31内分别设有 三个子探头23、 24、 25、 33、 34、 35，其中由所述两滑靴21、 31的内侧向外 侧，所述子探头23、 33构成折射角相同的第一对超声波发射子探头和超声波接 收子探头；同理所述子探头24、 34构成折射角相同的第二对超声波发射子探头 和超声波接收子探头；所述子探头25、 35构成折射角相同的第三对超声波发射 子探头和超声波接收子探头。且在本实施例中所述三对子探头的折射角a 1〉 a 2〉 a 3，请配合参见图ll。设置在所述滑靴内的子探头个数，可根据检测需要 确定。上述各子探头23、 24、 25、 33、 34、 35可以分别与所述滑靴21、 31固定 连接。为了安装方便，也可以如图4A、 B所示，将一组同类的子探头固定在一 个子探头外壳22、 32内，然后将组装好的子探头及外壳固定在所述滑靴21、 31的容置槽214、 314内。另夕卜，如图5、 6、 7、 8所示，由于两滑靴结构相同，为对称设置，在此仅 对第一滑靴21进行描述，省略对第二滑靴31的描述。在所述第一滑靴21的两 端沿高度方向分别设有一通孔212、 213，设所述通孔212为进液孔，另一通孔 213为排气孔，在所述通孔212、 213的底面具有与所述滑靴的容置槽214相连 通的嵌槽211。所述嵌槽211与该两通孔212、 213相连通。其中，所述进液孔 212上通过一供液嘴26与进液管相连接，并通过设置在滑靴另一端的排气孔， 使耦合液能够很好地充满所述嵌槽211构成耦合液膜，优选所述嵌槽211的高 度h为0.2mm，即所述嵌槽211自滑靴的下表面向内凹进0. 2mm。本实用新型的工作原理是如图9、 10所示，将本实用新型的钢轨焊缝超 声波探伤用组合探头的第一探头2、第二探头3与所述钢轨4的表面相接触， 沿图9中A所示的轨迹进行移动检测。通过连接所述滑靴21、 31和固定夹板 12、 13的转动轴14，使所述探头2、 3能够不受钢轨4表面的形状的影响，从而使探伤过程中有稳定的声耦合。同时，通过供液嘴26使耦合液由通孔212流入滑靴21、 31下表面上设置 的嵌槽211、 311内，由于在滑靴的另一端设有与嵌槽连通的另一通孔213，因 此耦合液能够均匀的充满所述滑靴21、 31(探头2、 3)下表面的嵌槽211、 311 与钢轨4的表面之间，并保持有0. 2 mm厚度的液膜，这就保证了探伤过程中有 稳定的声耦合。本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头适用于采用超声波衍射法对 焊轨厂钢轨焊接流水线上或对铁路线路上的在役钢轨焊缝的探伤，在第一、第 二探头2、 3内设置三对不同折射角度的子探头23、 33、 24、 34、 25、 35，使 每一对子探头具有不同角度的超声声源，因此能够检测钢轨4的焊缝中不同深度的缺陷，以及检测热影响区的裂纹，实现了钢轨焊缝全断面检测。例如，能够检测出钢轨焊缝内部大于等于7平方毫米的缺陷；深度大于等于1 mm，长度等 于5mm的热裂纹。如果配用带有A、 B、 D三种扫描的多通道数字超声波成像探伤仪，则可直接观察到焊缝内部的焊接缺陷和热影响区裂纹的两幅二维图形。 检测准确、可靠、精度高、速度快和操作简单。通过将第一、第二探头2、 3分别对称设置在双向调节轮17的两侧，使用 时，如图10所示，将双向调节轮17的中心与焊缝中心对准，使两探头2、 3内 设置的各对子探头距焊缝中心的距离相等，因此能够利用各种焊接缺陷对超声 的衍射波发现缺陷的有无和大小，利用表面直通波和底面反射波的变化检测上 下表面缺陷及热裂纹，快速、准确、精度地对钢轨焊缝全断面进行焊缝内部各 种缺陷，以及热影响区的裂纹的检测。本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头既能够用于手动探伤，也能 够适用于自动化探伤。当采用手动探伤作业时，通过握持支架1使所述两探头2、 3沿钢轨缝移动 完成探伤工作。当需要调整所述探头2、 3之间的间距时，则转动所述双向调节 轮17，实现对两探头2、 3之间距离的控制。当进行自动探伤作业时，通过将本实用新型的钢轨焊缝超声波探伤用组合 探头的支架1固定于探伤机(未图示)上，如将固定部16固定于探伤机的机架上， 并在探伤机的带动下使所述两探头2、 3沿钢轨缝移动完成探伤工作。当需要调 整所探头2、 3之间的间距时，借助于上述带内螺纹的齿轮与设置在机架上由电 机驱动的另一齿轮相啮合，实现对两探头2、 3之间距离的控制，从而能够实现 自动化探伤作业。以上所述仅为本实用新型的具体实施例而己，不能以此限定本实用新型实 施的范围；其他可行的实施例，即大凡依本实用新型权利要求书所作的任何变 化与修改，皆属本实用新型专利保护的范围。
权利要求1、一种钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所述组合探头具有一对设置在支架上的第一探头和第二探头，其中一个是发射超声波的探头，另一个是接收超声波的探头；所述第一探头和第二探头分别具有第一滑靴和第二滑靴，每一滑靴内分别顺序排列设有多个发射超声波的子探头或多个接收超声波的子探头；所述每一个发射超声波的子探头和接收超声波的子探头是成对分别对应设置在第一滑靴和第二滑靴中，每一对子探头的折射角相等。
2、 如权利要求l所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所 述多个发射超声波的子探头或多个接收超声波的子探头分别容置在所述第一滑 靴或第二滑靴的容置槽内，所述容置槽沿第一、第二滑靴的高度方向贯通设置。
3、 如权利要求l所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于设 置在所述一对滑靴内侧的子探头的折射角大于设置在所述一对滑靴外侧的子探 头的折射角。
4、 如权利要求2所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所 述滑靴的两端沿高度方向分别设有一通孔，所述通孔的底面具有与所述滑靴的 容置槽相连通的嵌槽；其中一通孔为进液孔，另一通孔为排气孔。
5、 如权利要求4所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所 述嵌槽距滑靴底面高度为0. 2mra。
6、 如权利要求1至5任一项所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特 征在于所述支架至少具有一丝杠，第一和第二探头分别与一对固定夹板枢轴 连接，所述一对固定夹板能够移动地与所述丝杠相连接。
7、 如权利要求6所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所 述支架还具有一导杆，所述导杆与所述丝杠平行设置，所述导杆与丝杠的两端 分别设有一固定部，且所述导杆与固定部固定连接，所述丝杠与固定部能够转 动地连接。
8、 如权利要求6所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所述丝杠为双向调节丝杠， 一带有内螺纹的双向调节轮与所述丝杠相配合，并位 于所述第一和第二探头之间。
9、 如权利要求8所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于所述双向调节轮的外周设有齿牙，形成一带内螺纹的齿轮。
10、 如权利要求7所述的钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，其特征在于 所述一对固定夹板与一探头连接块固定连接，该探头连接块具有轴线平行的一 通孔和一螺纹孔，所述导杆能够滑动地穿设于该通孔内，所述丝杠与所述探头 连接块由该螺纹孔构成螺纹连接。
专利摘要本实用新型涉及一种钢轨焊缝超声波探伤用组合探头，具有一对设置在支架上的第一探头和第二探头，其中一个是发射超声波的探头，另一个是接收超声波的探头；所述第一探头和第二探头分别具有第一滑靴和第二滑靴，每一滑靴内分别顺序排列设有多个发射超声波的子探头或多个接收超声波的子探头；所述每一个发射超声波的子探头和接收超声波的子探头是成对分别对应设置在第一滑靴和第二滑靴中，每一对子探头的折射角相等。本实用新型具有探测区域大，减少检测盲区的优点，实现了对钢轨焊缝的全断面检测，保证了准确地对钢轨焊缝各部位的超声波检测，提高了探伤检测精度。
文档编号G01N29/24GK201116920SQ20072017291
公开日2008年9月17日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者李顺成, 滕永平, 潘岳山, 王五一, 王立新 申请人:北京安通伟业铁路工务技术有限公司