[实用新型]测量多联齿轮焊缝熔深的超声波探头声透镜及检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波探头声透镜，以及测量多联齿轮焊缝熔深的超声波检测装置。

背景技术

目前，很多汽车变速箱总成中采用多联齿轮方式进行动力传动，多联齿轮之间多采用电子束焊接或者激光焊接(如图4所示)。因此，如何检测电子束或者激光焊缝熔深成为控制产品质量的关键。传统的检测方法是金相法，即从每一批产品中任意抽取几件产品解剖，然后进行金相检测，此方法尽管检测有效，但费时费力且浪费严重。

随着技术的发展，采用超声波对多联齿轮电子束或激光焊缝熔深进行检测，检测效率大大提高，检测成本明显下降。

而传统的超声波探头的声透镜忽视了超声波入射界面的特殊形状，而是按照平面入射界面采用球面聚焦超声波探头声透镜。如图6所示的多联齿轮径截面分析可见，超声波自内凹球面超声波探头声透镜传播至水钢结合面，纵波入射声束A、B、C均会在界面发生纵波全反射，形成纵波反射声束A’、B’、C’，进入到多联齿轮内部并传播至熔合点O???的超声波纵波仅为入射声束I。换句话说，能够起到检测作用的仅仅是靠近入射声束I极小范围内的部分入射声束。因此，此时有效检测超声波的能量极低，检测装置信噪比较低，容易受检测环境干扰，导致检测精度极大下降，失去超声波检测的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种依据入射面的具体形状设计专门聚焦超声波探头声透镜，使得绝大部分超声波纵波能够折射进入多联齿轮内，并顺利聚焦于熔合点的测量多联齿轮焊缝熔深的超声波探头声透镜。

本实用新型所要解决的另一技术问题是提供一种使用上述探头的测量多联齿轮焊缝熔深的超声波检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：测量多联齿轮焊缝熔深的超声波探头声透镜，所述超声波探头声透镜沿多联齿轮轴向的剖面形状为内凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦点经过作为耦合剂的水和齿轮体位于所述多联齿轮的焊缝处；所述超声波探头声透镜沿所述多联齿轮径向的剖面形状为外凸的近弧形结构，所述近弧形结构的聚焦点经过作为耦合剂的水和齿轮体也位于所述多联齿轮的相同焊缝处。

测量多联齿轮焊缝熔深的超声波检测装置，包括垂直固定的游标卡尺，所述游标卡尺的游标上固定安装有超声波探头安装架，所述超声波探头安装架上垂直固定安装有依据测量多联齿轮设计的安装有超声波探头声透镜的超声波探头，内部盛装有水且水内水平放置有齿轮的水槽，所述超声波探头的探头支架与所述齿轮的轴线重合，所述超声波探头的信号线电连接有探伤仪；所述超声波探头包括探头支架，所述探头支架上设有开口朝向多联齿轮中心孔内壁的安装孔，所述安装孔内安装有超声波元件，所述超声波元件包括靠近中心孔内壁的超声波探头声透镜，位于所述超声波探头声透镜底面的压电晶片，位于所述压电晶片底面的阻尼块，以及固定所述超声波探头声透镜、压电晶片和阻尼块的元件外壳；所述探头支架内设有信号线孔，所述信号线孔安装有用于连通所述压电晶片和超声波探伤仪信号线。

由于采用了上述技术方案，测量多联齿轮焊缝熔深的超声波探头声透镜，所述超声波探头声透镜沿多联齿轮轴向的剖面形状为内凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦点经过作为耦合剂的水和齿轮体位于所述多联齿轮的焊缝处；所述超声波探头声透镜沿所述多联齿轮径向的剖面形状为外凸的近弧形结构，所述近弧形结构的聚焦点经过作为耦合剂的水和齿轮体也位于所述多联齿轮的相同焊缝处；因此有效检测超声波的能量将较高，检测装置信噪比得到较大提高，有效降低检测结果误差，提高检测精度。

由于采用了上述技术方案，测量多联齿轮焊缝熔深的超声波检测装置，包括垂直固定的游标卡尺，所述游标卡尺的游标上固定安装有超声波探头安装架，所述超声波探头安装架上垂直固定安装有依据测量多联齿轮设计的安装有超声波探头声透镜的超声波探头，内部盛装有水且水内水平放置有齿轮的水槽，所述超声波探头的探头支架与所述齿轮的轴线重合，所述超声波探头的信号线电连接有探伤仪；所述超声波探头包括探头支架，所述探头支架上设有开口朝向多联齿轮中心孔内壁的安装孔，所述安装孔内安装有超声波元件，所述超声波元件包括靠近中心孔内壁的超声波探头声透镜，位于所述超声波探头声透镜底面的压电晶片，位于所述压电晶片底面的阻尼块，以及固定所述超声波探头声透镜、压电晶片和阻尼块的元件外壳；所述探头支架内设有信号线孔，所述信号线孔安装有用于连通所述压电晶片和超声波探伤仪信号线；本装置结构简单、通用性强、操作方便，由于超声波探头可在多联齿轮内孔中沿齿轮轴线运动，因此可以对不同焊缝深度的多联齿轮进行检测。