专利名称：钢轨超声探伤探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢轨超声探伤探头，特别是用于探测钢轨头部Ⅰ、Ⅱ区内的暗核缺陷、横向裂纹及焊缝头部缺陷等的50°双晶片探头装置。
探头主要用于发射和接收超声波，进行电能和声能的能量转换，因此也叫超声波换能器。50°双晶片探头的结构主要包括两块压电晶片，阻尼材料和保护膜，两块晶片装在一个探头架内，处于探伤状态的探头架纵向放置于钢轨踏面的中心位置上，要求探头架端部套的保护膜必须平服地与轨面密贴，以保证良好的声耦合。
目前的50°探头采用超声横波在轨头内进行反射式探测，由于钢轨头部的几何形状和尺寸所决定，为了增大探测范围，探头位置需与探测方向偏内或偏外20°，使射入钢轨中的横波经轨颚再反射至轨头内，利用一、二次波同时进行探测，如果探测钢轨轨面宽70mm，探头本身体宽29mm，沿纵向偏20°角后所占钢轨轨面宽度为42mm。这样常规的50°探头在探测时很难与探测面密贴(见
图1)，造成超声波能耗大，尤其是对小半径曲线上股磨耗和因辗压造成光带狭窄的钢轨探伤时，往往探伤无效，探伤可靠性和质量低，使行车安全没有保障。
为了改善探伤质量，一种方法是把原探头架上与钢轨踏面接触的保护膜底部边缘宽度减小，但由于探头沿纵向偏20°后所占轨面宽度并没变小，因此效果并不令人满意，同时还对保护膜的使用寿命有不利影响。
本实用新型的目的在于克服现有技术中固有的问题，提出一种钢轨超声探伤探头装置。借助这种装置，可增大探头与钢轨的接触面，显著改善两者的耦合，使探伤灵敏度明显提高。
为了实现上述目标，本实用新型提供一种钢轨超声探伤探头，它包括用弹簧套装到探头架底面上的保护膜，探头架内装有两个压电晶片，阻尼材料及接线板，连接晶片地端和极板端的导线以接线板引到探头架外面，两晶片在探头架内偏置20°角且前后错开放置，探头架体宽为21mm。
在缩小的探头装置内部，最好将两晶片前后错开10mm放置。
为了更有效地接收超声波能量，晶片的尺寸最好为7×15mm。
本实用新型结构简单，设计合理，由于减小了探头在探伤时的实际占轨宽度，增大了探头与钢轨踏面的接触面积，特别是满足了小半径曲线(R＝300米以下)轨和钢轨磨耗限度的要求，使传统探头检测不到的伤损得以探出，在钢轨超声探伤方面做出了贡献。
本实用新型产品不仅减少了因接触不良产生的损耗，提高了探伤灵敏度，而且减小了晶片以往齐头放置相互产生的感应杂波，提高了信噪比。尤其用于对磨耗轨，小半径曲线轨探伤，效果特别良好和令人满意。
图1是传统的钢轨超声探伤探头的示意图；图2是本实用新型钢轨超声探伤探头的示意图。
图1、图2中同一部件采用相同的符号。图1中探头架2体宽A为29毫米，压电晶片3并行放置，探头装置1沿轨纵向偏α角，α等于20°，因此探头装置1占轨面宽度B为42毫米，钢轨头部4宽度C为70毫米，从图上可看出，探头装置1与轨面有空隙，不能实现良好的声耦合。
图2中探头架2体宽A为21毫米，压电晶片3前后错开距离D放置，D为10毫米，而且晶片均内偏α角布置，α等于20°，探头装置1本身沿钢轨中心线纵向布置，它的占轨面宽度B即其自身体宽，也是21mm，图中示出了令人满意的耦合状况，本实施例探头的探伤灵敏度比常规探头提高了3－4dβ，信噪比提高了2－4dβ。
虽然图2的实施例是以50°探头为例说明的，但符合本实用新型原则和权利要求1范围内的任何改进或系列化，均属于本实用新型的保护范围，该探头应用的广泛性也是其优点之一。
权利要求1.一种钢轨超声探伤探头装置，包括用弹簧套装到探头架底面上的保护膜，探头架内装有两个压电晶片，阻尼材料及接线板，连接晶片地端和极板端的导线经接线板引到探头架外面，其特征在于两晶片(3)在探头架(2)内偏置20°角且前后错开放置，探头架体宽为21mm。
2.根据权利要求1所述的探头装置，其特征在于，两晶片(3)前后错开距离为10mm。
3.根据权利要求1所述的探头装置，其特征在于，每块晶片的尺寸为7×15mm。
专利摘要本实用新型提供一种钢轨超声探伤探头装置，包括用弹簧套装到探头底面上的保护膜，探头架内装有两个压电晶片，阻尼材料及接线板，连接晶片地端和极板端的导线经接线板引到探头架外面，两晶片在探头架内偏置20°角且前后错开放置，探头架体宽为21毫米。由于减小了探头在探伤时的实际占轨宽度，增大了探头与钢轨的接触面积，实现了良好的探伤效果，特别对磨耗轨、小半径曲线轨探伤灵敏度明显提高。
文档编号G01N29/24GK2197665SQ9421332
公开日1995年5月17日 申请日期1994年6月10日 优先权日1994年6月10日
发明者章秀清, 朱怀桑 申请人:章秀清