[发明专利]大直径筒体搅拌摩擦焊环缝超声相控阵自动检测装置

说明书

本发明提供了一种大直径筒体搅拌摩擦焊环缝超声相控阵自动检测装置，包括移动底座、高度可调支撑机构、探头夹持装置、耦合楔块、超声相控阵探头、位移编码器、喷水装置、移动式循环水泵、超声相控阵检测仪、控制计算机；所述移动底座用于超声相控阵自动检测装置组件安装，移动底座上设有高度可调支撑机构；高度可调支撑机构与移动底座导向配合用于调试探头上下高度，高度可调支撑机构上设有探头夹持装置；探头夹持装置用于夹持耦合楔块与喷水装置；超声相控阵探头的探头端固定在耦合楔块上。本发明应用于大直径筒体搅拌摩擦焊环缝超声相控阵自动检测，被检筒体不需要下架，检测效率高，检测结果直观性好，适合于多种场合的工业现场应用。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊焊缝超声相控阵检测领域，具体地，涉及大直径筒体搅拌摩擦焊环缝超声相控阵自动检测装置。

背景技术

超声相控阵检测技术使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的不同延迟时间，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。超声相控阵检测技术已有近20多年的发展历史，初期主要应用于医疗领域，医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检器官成像，根据得到的二维图像判断器官是否病变。随着电子技术和计算机技术的快速发展，超声相控阵检测技术逐渐应用于工业无损检测，特别是在核工业及航空航天工业等领域，如薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测。

针对大直径筒体搅拌摩擦焊环缝，目前超声相控阵检测工艺流程如下：1)大直径筒体焊接完后下架，对焊缝内外表面进行打磨，去除焊缝表面影响超声探头耦合和缺陷判定的毛刺、飞边；2)检测人员对焊缝进行手动相控阵超声检测，对超标缺陷进行标记并通知焊接工艺人员；3)对需要补焊的焊缝部位，将大直径筒体重新吊装至焊接工位进行装夹和二次搅拌补焊；4)检测人员对补焊部位进行相控阵超声检测并确认合格。不足的是：不仅工序繁琐、检测效率低，而且长时间操作易出现手臂及视觉疲劳导致探头耦合力不足、缺陷漏检、漏判等情况，使得检测结果的可靠性难以保证。因此，直接将超声相控阵检测探头安装到移动机构上，将移动机构推至待检筒体焊缝下，利用原工位焊接工装实现环缝的转动，进行现场检测和缺陷的及时处理，从而有效避免筒体来回下架场地周转重复装配工序繁琐、效率低的问题，同时解决手动扫查曲面焊缝存在的接触性差、缺陷漏检、漏判等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大直径筒体搅拌摩擦焊环缝超声相控阵自动检测装置。

本发明具体通过以下方案实现：

大直径筒体搅拌摩擦焊环缝超声相控阵自动检测装置，包括移动底座、高度可调支撑机构、探头夹持装置、耦合楔块、超声相控阵探头、位移编码器、喷水装置、移动式循环水泵、超声相控阵检测仪、控制计算机；所述高度可调支撑机构与移动底座导向配合用于调节超声相控阵探头上下高度；所述探头夹持装置用于夹持耦合楔块与喷水装置；所述位移编码器与耦合楔块固连，位移编码器的信号输出端与所述超声相控阵检测仪的位移信号输入端相连接，超声相控阵检测仪用于读取位移编码器记录的焊缝平面位置信息；所述喷水装置通过水管与移动式循环水泵连接；所述移动式循环水泵用于为所述超声相控阵探头提供耦合用水，耦合用水喷涂于被检筒体焊缝表面上；所述超声相控阵检测仪输出端与控制计算机输入端相连，控制计算机用于获取、记录超声相控阵探头自动扫查记录的图像信息及位移编码器记录的焊缝平面位置信息，并将二者关联起来，进而获得整条焊缝的C扫描图像。

优选地，所述高度可调支撑机构包括支撑块、导向滑块、锁紧装置，支撑块与探头夹持装置的连接块采用内六角螺钉连接，导向滑块与移动底座上的滑槽配合用于调节超声相控阵探头上下高度，锁紧装置用于在超声相控阵探头高度调好后固定高度可调支撑机构与移动底座位置。

优选地，所述探头夹持装置包括连接块、卡爪、卡槽，卡爪用于夹持耦合楔块，卡槽用于安装喷水装置。