專利名稱：鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種組合式探頭，尤其是一種鋼軌焊縫超聲波探傷用組合 探頭，其特別適用于對鐵路無縫線路鋼軌焊縫進(jìn)行探傷檢測。
背景技術(shù)：
目前，對于鐵路鋼軌焊縫的質(zhì)量檢査大都采用超聲波檢測方式，由于鋼軌 幾何形狀較復(fù)雜和焊接缺陷的特殊性，當(dāng)采用超聲波反射法進(jìn)行檢測時，存在 檢測盲區(qū)，無法準(zhǔn)確地檢測出焊縫內(nèi)部和熱影響區(qū)的所有缺陷，從而，導(dǎo)致在 對鋼軌焊縫進(jìn)行探傷檢測作業(yè)中漏探和誤判現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重威脅到鐵路線 路的行車安全。另外，當(dāng)采用超聲波衍射法檢測焊縫的方法時，公知的結(jié)構(gòu)通常是釆用 一對探頭，由于其角度的單一性和檢測深度局限性及探頭形狀等原因，造成 鋼軌焊縫斷面的聲場極不均勻，這就導(dǎo)致了檢測準(zhǔn)確度、檢測精度和檢測速 度低下。因此， 一對探頭的超聲波衍射法也不能實現(xiàn)鋼軌焊縫全斷面的質(zhì)量 檢測。本設(shè)計人鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，借助專業(yè)的知識、經(jīng)驗的輔助， 研制出本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭。實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、速度快的檢測鋼軌 焊縫的超聲波探傷用組合探頭，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，減少檢測盲區(qū)， 并通過對鋼軌焊縫的各個不同厚度的區(qū)域進(jìn)行分層檢測，達(dá)到能夠檢測鋼軌焊 縫內(nèi)部各種缺陷及熱影響區(qū)的裂紋的目的。為此，本實用新型提出的一種鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所 述組合探頭具有一對設(shè)置在支架上的第一探頭和第二探頭，其中一個是發(fā)射超聲波的探頭，另一個是接收超聲波的探頭；所述第一探頭和第二探頭分別具有第一滑靴和第二滑靴，每一滑靴內(nèi)分別順序排列設(shè)有多個發(fā)射超聲波的子探頭或多個接收超聲波的子探頭；所述每一個發(fā)射超聲波的子探頭和接收超聲波的 子探頭是成對分別對應(yīng)設(shè)置在第一滑靴和第二滑靴中，每一對子探頭的折射角 相等。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述多個發(fā)射超聲波 的子探頭或多個接收超聲波的子探頭分別容置在所述第一滑靴或第二滑靴的容 置槽內(nèi)，所述容置槽沿第一、第二滑靴的高度方向貫通設(shè)置。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，設(shè)置在所述一對滑靴 內(nèi)側(cè)的子探頭的折射角大于設(shè)置在所述一對滑靴外側(cè)的子探頭的折射角。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述滑靴的兩端沿高 度方向分別設(shè)有一通孔，所述通孔的底面具有與所述滑靴的容置槽相連通的嵌 槽；其中一通孔為進(jìn)液孔，另一通孔為排氣孔。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述嵌槽距滑靴底面 高度為0. 2mm。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述支架至少具有一 絲杠，第一和第二探頭分別與一對固定夾板樞軸連接，所述一對固定夾板能夠 移動地與所述絲杠相連接。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述支架還具有一導(dǎo) 桿，所述導(dǎo)桿與所述絲杠平行設(shè)置，所述導(dǎo)桿與絲杠的兩端分別設(shè)有一固定部， 且所述導(dǎo)桿與固定部固定連接，所述絲杠與固定部能夠轉(zhuǎn)動地連接。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述絲杠為雙向調(diào)節(jié) 絲杠， 一帶有內(nèi)螺紋的雙向調(diào)節(jié)輪與所述絲杠相配合，并位于所述第一和第二 探頭之間如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述雙向調(diào)節(jié)輪的外 周設(shè)有齒牙，形成一帶內(nèi)螺紋的齒輪。如上所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其中，所述一對固定夾板與 一探頭連接塊固定連接，該探頭連接塊具有軸線平行的一通孔和一螺紋孔，所 述導(dǎo)桿能夠滑動地穿設(shè)于該通孔內(nèi)，所述絲杠與所述探頭連接塊由該螺紋孔構(gòu) 成螺紋連接。本實用新型的特點和優(yōu)點是1、 本實用新型通過設(shè)置多對子探頭，并將每一對子探頭分別對稱設(shè)置在第 一、第二探頭內(nèi)，使超聲波能覆蓋所探整個焊縫區(qū)域，以及能對鋼軌焊縫的各 個不同厚度的區(qū)域進(jìn)行分層檢測，具有探測區(qū)域大，減少檢測盲區(qū)的優(yōu)點。2、 由于分別對稱設(shè)置在第一和第二探頭內(nèi)的多對子探頭中每一對子探頭的 折射角相等，且設(shè)置在探頭內(nèi)側(cè)(相鄰側(cè))的子探頭的折射角大于設(shè)置在所述探 頭外側(cè)(遠(yuǎn)離側(cè))的子探頭的折射角，則每一對子探頭構(gòu)成不同角度的超聲聲源， 因此能夠檢測鋼軌焊縫中不同深度的缺陷，以及檢測熱影響區(qū)的裂紋，實現(xiàn)了對 鋼軌焊縫的全斷面檢測。3、 本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭通過雙向調(diào)節(jié)輪和雙向螺 紋絲杠來調(diào)整兩探頭之間的間距，從而使第一、第二探頭能夠等距離地位于焊 縫中心線兩側(cè)，保證了準(zhǔn)確地對鋼軌焊縫各部位的超聲波檢測。4、 本實用新型通過設(shè)置在滑靴下表面的嵌槽，當(dāng)探頭表面流經(jīng)耦合液時， 能使探頭表面與鋼軌表面保持有一定厚度的耦合液膜，從而保證了探傷過程中 有穩(wěn)定的聲耦合，提高了探傷檢測精度。5、 所述滑靴與固定夾板之間通過轉(zhuǎn)動軸以樞軸方式連接，使兩個探頭能夠 不受鋼軌表面的形狀的影響，從而達(dá)到在探傷過程中獲得較佳的聲耦合效果。


圖1是本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭結(jié)構(gòu)主視示意圖；圖2是本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭結(jié)構(gòu)俯視示意圖； 圖3是本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖； 圖3A是沿圖1中A-A線的剖視示意圖；圖4A、圖4B為本實用新型的組合探頭結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖4A為構(gòu)成第 一探頭的多個子探頭，圖4B為構(gòu)成第二探頭的多個子探頭； 圖5為本實用新型的組合探頭的滑靴剖視示意圖； 圖6為滑靴的俯視示意圖； 圖7為沿圖5中B-B線的剖視示意圖； 圖8為沿圖5中C-C線的剖視示意圖；圖9為本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭使用狀態(tài)側(cè)視示意圖；圖10為本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭使用狀態(tài)主視示意圖；圖11為圖10中I處的局部放大示意圖。
具體實施方式
為對本實用新型的目的、特征、技術(shù)效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖 來說明本實用新型的連續(xù)輸送裝置。如圖1、 2、 3、 3A所示，本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭， 包括一對設(shè)置在支架1上的第一探頭2和第二探頭3，所述支架1至少具有絲 杠ll，第一和第二探頭2、 3分別通過轉(zhuǎn)動軸14與一對固定夾板12、 13樞軸 連接，所述一對固定夾板12、 13能夠移動地與所述絲杠11相連接，優(yōu)選所述 固定夾板12、 13與探頭連接塊121固定連接，且該探頭連接塊121與絲杠11 之間構(gòu)成螺紋連接。為保證一對探頭2、 3在所述絲杠11上能夠平穩(wěn)地移動，優(yōu)選所述支架1 還包括一導(dǎo)桿15，所述導(dǎo)桿15與所述絲杠11平行設(shè)置，所述導(dǎo)桿15與絲杠11的兩端分別設(shè)有一固定部16，且所述導(dǎo)桿15與固定部16固定連接，所述絲 杠11與固定部16為轉(zhuǎn)動連接。上述探頭連接塊121上還設(shè)有一通孔，所述導(dǎo) 桿15可滑動穿設(shè)于該通孔內(nèi)，且所述探頭連接塊121上設(shè)置的所述通孔和螺紋 孔的軸線相平行。為了便于調(diào)節(jié)，在本實施例中，所述絲杠11為雙向調(diào)節(jié)絲杠， 一帶內(nèi)螺紋 的雙向調(diào)節(jié)輪17與所述絲杠11相配合，并位于所述第一和第二探頭2、 3之間。另一可行的實施例是，可在所述雙向調(diào)節(jié)輪17的外周設(shè)置齒牙，形成一帶 內(nèi)螺紋的齒輪(未圖示)，例如該齒輪的摸數(shù)為l。其中，所述第一探頭2和第二探頭3的其中一個是發(fā)射超聲波的探頭，另 一個是接收超聲波的探頭。且所述第一探頭2和第二探頭3中的子探頭沿所述 第一探頭2、第二探頭3之間的中心線對稱設(shè)置。所述第一探頭2和第二探頭3 分別具有第一滑靴21和第二滑靴31，如圖5、 6所示，每一滑靴21、 31在高 度方向均設(shè)有貫通的容置槽214、 314，其內(nèi)設(shè)有多個發(fā)射超聲波的子探頭或多 個接收超聲波的子探頭，且多個子探頭由一對滑靴21、 31的內(nèi)側(cè)(兩滑靴的相 鄰側(cè))向外側(cè)(兩滑靴的遠(yuǎn)離側(cè))順序排列設(shè)置。所述每一個發(fā)射超聲波的子探頭 和接收超聲波的子探頭是成對分別對應(yīng)設(shè)置在第一滑靴21和第二滑靴31中， 每一對子探頭的折射角相等。且設(shè)置在所述滑靴21、 31內(nèi)側(cè)(相鄰側(cè))的子探 頭的折射角大于設(shè)置在所述滑靴21、 31外側(cè)(遠(yuǎn)離側(cè))的子探頭的折射角。如圖4A、 B所示，在本實施例中，第一滑靴21、第二滑靴31內(nèi)分別設(shè)有 三個子探頭23、 24、 25、 33、 34、 35，其中由所述兩滑靴21、 31的內(nèi)側(cè)向外 側(cè)，所述子探頭23、 33構(gòu)成折射角相同的第一對超聲波發(fā)射子探頭和超聲波接 收子探頭；同理所述子探頭24、 34構(gòu)成折射角相同的第二對超聲波發(fā)射子探頭 和超聲波接收子探頭；所述子探頭25、 35構(gòu)成折射角相同的第三對超聲波發(fā)射 子探頭和超聲波接收子探頭。且在本實施例中所述三對子探頭的折射角a 1〉 a 2〉 a 3，請配合參見圖ll。設(shè)置在所述滑靴內(nèi)的子探頭個數(shù)，可根據(jù)檢測需要 確定。上述各子探頭23、 24、 25、 33、 34、 35可以分別與所述滑靴21、 31固定 連接。為了安裝方便，也可以如圖4A、 B所示，將一組同類的子探頭固定在一 個子探頭外殼22、 32內(nèi)，然后將組裝好的子探頭及外殼固定在所述滑靴21、 31的容置槽214、 314內(nèi)。另夕卜，如圖5、 6、 7、 8所示，由于兩滑靴結(jié)構(gòu)相同，為對稱設(shè)置，在此僅 對第一滑靴21進(jìn)行描述，省略對第二滑靴31的描述。在所述第一滑靴21的兩 端沿高度方向分別設(shè)有一通孔212、 213，設(shè)所述通孔212為進(jìn)液孔，另一通孔 213為排氣孔，在所述通孔212、 213的底面具有與所述滑靴的容置槽214相連 通的嵌槽211。所述嵌槽211與該兩通孔212、 213相連通。其中，所述進(jìn)液孔 212上通過一供液嘴26與進(jìn)液管相連接，并通過設(shè)置在滑靴另一端的排氣孔， 使耦合液能夠很好地充滿所述嵌槽211構(gòu)成耦合液膜，優(yōu)選所述嵌槽211的高 度h為0.2mm，即所述嵌槽211自滑靴的下表面向內(nèi)凹進(jìn)0. 2mm。本實用新型的工作原理是如圖9、 10所示，將本實用新型的鋼軌焊縫超 聲波探傷用組合探頭的第一探頭2、第二探頭3與所述鋼軌4的表面相接觸， 沿圖9中A所示的軌跡進(jìn)行移動檢測。通過連接所述滑靴21、 31和固定夾板 12、 13的轉(zhuǎn)動軸14，使所述探頭2、 3能夠不受鋼軌4表面的形狀的影響，從而使探傷過程中有穩(wěn)定的聲耦合。同時，通過供液嘴26使耦合液由通孔212流入滑靴21、 31下表面上設(shè)置 的嵌槽211、 311內(nèi)，由于在滑靴的另一端設(shè)有與嵌槽連通的另一通孔213，因 此耦合液能夠均勻的充滿所述滑靴21、 31(探頭2、 3)下表面的嵌槽211、 311 與鋼軌4的表面之間，并保持有0. 2 mm厚度的液膜，這就保證了探傷過程中有 穩(wěn)定的聲耦合。本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭適用于采用超聲波衍射法對 焊軌廠鋼軌焊接流水線上或?qū)﹁F路線路上的在役鋼軌焊縫的探傷，在第一、第 二探頭2、 3內(nèi)設(shè)置三對不同折射角度的子探頭23、 33、 24、 34、 25、 35，使 每一對子探頭具有不同角度的超聲聲源，因此能夠檢測鋼軌4的焊縫中不同深度的缺陷，以及檢測熱影響區(qū)的裂紋，實現(xiàn)了鋼軌焊縫全斷面檢測。例如，能夠檢測出鋼軌焊縫內(nèi)部大于等于7平方毫米的缺陷；深度大于等于1 mm，長度等 于5mm的熱裂紋。如果配用帶有A、 B、 D三種掃描的多通道數(shù)字超聲波成像探傷儀，則可直接觀察到焊縫內(nèi)部的焊接缺陷和熱影響區(qū)裂紋的兩幅二維圖形。 檢測準(zhǔn)確、可靠、精度高、速度快和操作簡單。通過將第一、第二探頭2、 3分別對稱設(shè)置在雙向調(diào)節(jié)輪17的兩側(cè)，使用 時，如圖10所示，將雙向調(diào)節(jié)輪17的中心與焊縫中心對準(zhǔn)，使兩探頭2、 3內(nèi) 設(shè)置的各對子探頭距焊縫中心的距離相等，因此能夠利用各種焊接缺陷對超聲 的衍射波發(fā)現(xiàn)缺陷的有無和大小，利用表面直通波和底面反射波的變化檢測上 下表面缺陷及熱裂紋，快速、準(zhǔn)確、精度地對鋼軌焊縫全斷面進(jìn)行焊縫內(nèi)部各 種缺陷，以及熱影響區(qū)的裂紋的檢測。本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭既能夠用于手動探傷，也能 夠適用于自動化探傷。當(dāng)采用手動探傷作業(yè)時，通過握持支架1使所述兩探頭2、 3沿鋼軌縫移動 完成探傷工作。當(dāng)需要調(diào)整所述探頭2、 3之間的間距時，則轉(zhuǎn)動所述雙向調(diào)節(jié) 輪17，實現(xiàn)對兩探頭2、 3之間距離的控制。當(dāng)進(jìn)行自動探傷作業(yè)時，通過將本實用新型的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合 探頭的支架1固定于探傷機(未圖示)上，如將固定部16固定于探傷機的機架上， 并在探傷機的帶動下使所述兩探頭2、 3沿鋼軌縫移動完成探傷工作。當(dāng)需要調(diào) 整所探頭2、 3之間的間距時，借助于上述帶內(nèi)螺紋的齒輪與設(shè)置在機架上由電 機驅(qū)動的另一齒輪相嚙合，實現(xiàn)對兩探頭2、 3之間距離的控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn) 自動化探傷作業(yè)。以上所述僅為本實用新型的具體實施例而己，不能以此限定本實用新型實 施的范圍；其他可行的實施例，即大凡依本實用新型權(quán)利要求書所作的任何變 化與修改，皆屬本實用新型專利保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1、一種鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所述組合探頭具有一對設(shè)置在支架上的第一探頭和第二探頭，其中一個是發(fā)射超聲波的探頭，另一個是接收超聲波的探頭；所述第一探頭和第二探頭分別具有第一滑靴和第二滑靴，每一滑靴內(nèi)分別順序排列設(shè)有多個發(fā)射超聲波的子探頭或多個接收超聲波的子探頭；所述每一個發(fā)射超聲波的子探頭和接收超聲波的子探頭是成對分別對應(yīng)設(shè)置在第一滑靴和第二滑靴中，每一對子探頭的折射角相等。
2、 如權(quán)利要求l所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所 述多個發(fā)射超聲波的子探頭或多個接收超聲波的子探頭分別容置在所述第一滑 靴或第二滑靴的容置槽內(nèi)，所述容置槽沿第一、第二滑靴的高度方向貫通設(shè)置。
3、 如權(quán)利要求l所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于設(shè) 置在所述一對滑靴內(nèi)側(cè)的子探頭的折射角大于設(shè)置在所述一對滑靴外側(cè)的子探 頭的折射角。
4、 如權(quán)利要求2所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所 述滑靴的兩端沿高度方向分別設(shè)有一通孔，所述通孔的底面具有與所述滑靴的 容置槽相連通的嵌槽；其中一通孔為進(jìn)液孔，另一通孔為排氣孔。
5、 如權(quán)利要求4所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所 述嵌槽距滑靴底面高度為0. 2mra。
6、 如權(quán)利要求1至5任一項所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特 征在于所述支架至少具有一絲杠，第一和第二探頭分別與一對固定夾板樞軸 連接，所述一對固定夾板能夠移動地與所述絲杠相連接。
7、 如權(quán)利要求6所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所 述支架還具有一導(dǎo)桿，所述導(dǎo)桿與所述絲杠平行設(shè)置，所述導(dǎo)桿與絲杠的兩端 分別設(shè)有一固定部，且所述導(dǎo)桿與固定部固定連接，所述絲杠與固定部能夠轉(zhuǎn) 動地連接。
8、 如權(quán)利要求6所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所述絲杠為雙向調(diào)節(jié)絲杠， 一帶有內(nèi)螺紋的雙向調(diào)節(jié)輪與所述絲杠相配合，并位 于所述第一和第二探頭之間。
9、 如權(quán)利要求8所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于所述雙向調(diào)節(jié)輪的外周設(shè)有齒牙，形成一帶內(nèi)螺紋的齒輪。
10、 如權(quán)利要求7所述的鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，其特征在于 所述一對固定夾板與一探頭連接塊固定連接，該探頭連接塊具有軸線平行的一 通孔和一螺紋孔，所述導(dǎo)桿能夠滑動地穿設(shè)于該通孔內(nèi)，所述絲杠與所述探頭 連接塊由該螺紋孔構(gòu)成螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及一種鋼軌焊縫超聲波探傷用組合探頭，具有一對設(shè)置在支架上的第一探頭和第二探頭，其中一個是發(fā)射超聲波的探頭，另一個是接收超聲波的探頭；所述第一探頭和第二探頭分別具有第一滑靴和第二滑靴，每一滑靴內(nèi)分別順序排列設(shè)有多個發(fā)射超聲波的子探頭或多個接收超聲波的子探頭；所述每一個發(fā)射超聲波的子探頭和接收超聲波的子探頭是成對分別對應(yīng)設(shè)置在第一滑靴和第二滑靴中，每一對子探頭的折射角相等。本實用新型具有探測區(qū)域大，減少檢測盲區(qū)的優(yōu)點，實現(xiàn)了對鋼軌焊縫的全斷面檢測，保證了準(zhǔn)確地對鋼軌焊縫各部位的超聲波檢測，提高了探傷檢測精度。
文檔編號G01N29/24GK201116920SQ20072017291
公開日2008年9月17日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者李順成, 滕永平, 潘岳山, 王五一, 王立新 申請人:北京安通偉業(yè)鐵路工務(wù)技術(shù)有限公司