一种用于高温斜探头的楔块的制作方法

本实用新型涉及利用超声波、声波或次声波来测试或分析材料的零部件技术领域，具体是一种用于高温斜探头的楔块。

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背景技术：
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在高温环境下准确测量超声横波在材料中的速度更是一项困难的工作。D.K.Mak等于1993年采用直接接触法，在圆柱形铝、钢、铜棒上测出超声横波在200℃以下的传播速度，认为横波速度随着温度上升呈单调下降，在钢中下降斜率为-0.75m/s℃,但这个数值依赖于纵波速度的测量，具有纵波、横波测量的双重误差，而且，由于没有做到更高的温度，文献对更高温度下综合因素造成的影响认识不足。J.-D.Aussel和J.-P.Monchlin,C.B.Scruby和B.C.Moss分别在1988年和1993年采用激光超声方法，在高温环境下非接触测量压电陶瓷和钢中的超声波速度，结果表明:碳钢和不锈钢中的超声波速度随温度升高而降低，在700℃以下，碳钢中纵波速度下降斜率为-0.88m/s℃；横波速度下降斜率为-0.71m/s℃。由于横波的回波幅度较低，信噪比很差，误差较大，因而，横波速度的试验数据是根据纵波速度计算出来的，并且，没有讨论由于温度变化对横波检测造成的影响。Jen,C-K,Tackitt,Kirk D.，Hirao,M.等人分别用不同测量方法测量高温下超声波速度，并讨论了声速与材料常数的关系。因此，现有技术中需要一种耐高温的探头及相配的楔块来实现相对速度的测量，即测量随着温度变化，与室温相比，压力管道用碳钢中超声横波相对速度的变化。

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技术实现要素：
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本实用新型的目的就是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种结构新颖、安全可靠、可配合探头测量各温度下试样变化的用于高温斜探头的楔块，所述的楔块的背面为斜面，楔块的前面上部和下部均为垂直于水平面的垂面，两垂面之间开设有一纵截面为L型的斜向凹槽，该L型的斜向凹槽上开设有两个安装孔。

所述的楔块顶面宽度为9mm，长度为22mm，楔块底面长度为22mm，底面宽度为18.5mm。

所述的安装孔的深度为4.5mm。

所述的安装孔中心距离斜向凹槽的上边沿6mm，安装孔中心距离斜向凹槽的下边沿7mm。

楔块背面的斜面与垂直线的夹角为7°。

所述的楔块顶部具有锯齿面。

位于楔块前面下部的垂面为下垂面，所述的下垂面的高度为2.5mm。

所述的楔块采用耐高温高分子材料。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于本实用新型的结构可满足高温探头的安装要求，其在温度上升与时间延长的情况下，声线弯曲变化不大，入射点位移小，角度变化小，楔块弹塑性变化小，避免受热膨胀而损坏。

[附图说明]

图1是本实用新型实施例中楔块的主要结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图2的尺寸结构示意图；

如图所示，图中：1.下垂面 2.安装孔 3.锯齿 4.L型的斜向凹槽。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型为一种用于高温斜探头的楔块，如图2所示，其背面为斜面，该斜面与垂直线的夹角为7°。楔块的前面上部和下部均为垂直于水平面的垂面，两垂面之间开设有一纵截面为L型的斜向凹槽。位于楔块前面下部的垂面为下垂面，所述的下垂面的高度为2.5mm。

楔块顶面宽度为9mm，长度为22mm，楔块底面长度为22mm，底面宽度为18.5mm。L型的斜向凹槽上开设有两个安装孔，安装孔为左右并排设置，如图1所示，安装孔的深度为4.5mm，安装孔中心距离斜向凹槽的上边沿6mm，安装孔中心距离斜向凹槽的下边沿7mm。

一般情况下，标准探头使用温度范围在10℃到60℃，用同样的探头来检测表面温度75℃以上的工件时，要求探头与工件的热接触时间很短，原因是：一方面声特性随温度变化；另一方面探头的楔块在高温下会膨胀而损坏。故常温探头不能在高温工件上进行探伤，即探测高温体必须使用高温探头。由实验结果得出：250℃超声波声速在工件中变化不大。标准常温探头在CSK-IA试块上，由20℃至60℃，探头的β角变化不大。

但当温度超过60℃以后，β角出现变化：变化过程与温度的高低、热状态下探头与工件接触时何的长短及耦合层的情况均有直接关系。在耦合层一定的情况下，在一固定温度下，随着时间的延长，探头的β角明显增大。

β角随时间变化的原因根据斯涅尔公式：

或

式中：α--探头入射角；β--钢中折射角；Cd探头楔块声速(m/s)；Cs钢中横波声速(m/s)。

Cs变化很小，但Cd随温度升高而变小。探头楔块上的温度不均匀。晶片发射出来的声线在有机玻璃中发生弯曲，使入射点迁移，入射角α增大，造成β角增大。对于特定的反射体，其回波在显示屏上的时间扫描位置有后移现象。而本实用新型的楔块结构新颖，且选用航空耐高温的高分子材料，热传导系数较大，超声波声速接近有机玻璃和聚乙烯声速，在50～250℃范围内纵波声速为2379～2543m/s，无明显的热胀冷缩现象，可耐790℃高温而不明显变形。