[發(fā)明專利]激光填絲焊焊縫質量在線檢測及評估方法

有效

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• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102707029A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 陶登國;宋俊;曾建峰
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20;G01B17/06;G01B7/28
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發(fā)明涉及激光焊接的焊縫檢測技術，尤其涉及一種激光填絲焊焊縫質量在線檢測及評估方法。

背景技術

在冷軋連續(xù)生產工藝中，非常重要的一點就是將前行熱軋帶鋼的末端與后續(xù)帶鋼的頭部焊接起來形成焊縫，然后使其通過軋線，形成連續(xù)軋制，可大大提高生產效率。此時，如果焊縫質量不良，則焊縫在通過軋制線時會出現(xiàn)斷帶，導致生產中斷。激光焊接技術因激光焊接質量高、無接觸、深寬比大、變形小、焊接美觀、而且焊縫的機械性能基本與母材一致，因此適于許多領域尤其是鋼帶板材的焊接。但是對于硅鋼產品來說，由于材料中含硅量相比普碳鋼要高的多，材料的塑性和韌性較差，對這種材料進行激光焊接，焊縫脆性大，并產生較大的焊縫應力，致使焊縫的機械性能與母材相比有一定的差距，特別是抗彎曲強度顯著下降，這就難以滿足對焊縫機械性能有較高要求的領域，如連續(xù)性冷軋機組。

目前，硅鋼冷連軋過程中對于焊縫質量的判斷主要是依據(jù)焊縫外觀質量的檢查，焊縫外觀形貌的檢查只能判別焊縫的成形性能而無法預知焊縫的機械性能，因此這種方法是極其片面的，不能完全準確的預判焊縫質量，焊縫質量不良的漏檢率高，經連續(xù)軋制后焊縫斷帶較多。

現(xiàn)有技術存在問題：

1、硅鋼激光焊接后焊縫質量主要依據(jù)人工目視外觀形貌，而對焊縫的機械性能無法進行科學判斷。

2、對硅鋼激光焊接后焊縫機械性能的檢測均為離線、破壞性測試，無法實現(xiàn)焊縫質量的在線檢測和判定。

目前比較具有代表性的激光焊接焊縫檢查方法是通過機械探針或光學測距儀或聲學測距儀來掃描焊縫高度，根據(jù)焊縫增高區(qū)來探測焊縫缺陷。這種方法是借助焊縫高度連續(xù)掃描的方式，屬于焊縫外觀質量的檢查方法，焊縫外觀形貌的檢查只能判別焊縫的成形性能而無法判知焊縫的機械性能，因此依靠這種方法判斷焊縫質量是片面的，也不能完全準確的判斷焊縫質量，焊縫質量不良的漏檢率高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光填絲焊焊縫質量在線檢測及評估方法，通過焊縫區(qū)域硬度、超聲波、渦流的連續(xù)檢測掃描，能夠判知焊縫外觀形貌及機械性能，從而準確判斷出焊縫質量。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

本發(fā)明根據(jù)無取向硅鋼的激光焊接特性，利用硬度檢測的方法對在線焊縫的母材、熱影響區(qū)、熔合區(qū)及焊縫區(qū)的硬度進行連續(xù)測試掃描，同時信號輸出并比對作為焊縫機械性能判定的依據(jù)，從而準確預判焊縫質量，降低焊縫在連續(xù)軋制過程中的斷帶率。

具體地，本發(fā)明的激光填絲焊焊縫質量在線檢測及評估方法，包括如下步驟：

1)???????在激光加工頭后方，安裝硬度檢測探頭、超聲波檢測探頭和渦流檢測探頭，所述三種檢測探頭安裝位置與激光加工頭距離在100mm以上，焊接時與激光加工頭隨動；

2)???????硬度檢測探頭沿垂直于焊接方向即垂直于帶鋼寬度方向安裝四組，分別對焊縫的母材、熱影響區(qū)、熔合區(qū)及焊縫區(qū)進行打點測量，測量間距為10~20mm；所測硬度數(shù)據(jù)用于表征焊縫區(qū)域的機械性能，將數(shù)據(jù)返回給計算機并進行儲存；

3)???????超聲波檢測探頭沿焊接方向，對焊縫外觀形貌進行連續(xù)性檢測，檢測內容包括焊縫的堆高、咬邊，將所測數(shù)據(jù)返回給計算機并儲存；

4)???????渦流檢測探頭沿焊接方向，對焊縫內部形貌進行連續(xù)性檢測，將所測數(shù)據(jù)返回給計算機并儲存；

5)???????通過所述步驟2）、3）、4），得到當前焊縫的相關性能表述，即包括：焊縫母材、熱影響區(qū)、熔合區(qū)、焊縫區(qū)的硬度曲線；焊縫的堆高和咬邊曲線；以及焊縫內部形貌曲線；將上述七種波形曲線保存在計算機中待用；

6)???????對該焊縫進行剪切，分別做成兩種規(guī)格試樣；

7)???????對其中一根試樣進行杯突試驗，試驗采用杯突試驗機，將夾緊的試樣壓入壓模內，直至出現(xiàn)穿透裂縫為止，記錄此時所測量的杯突深度B；

8)???????對另一根試樣進行反彎試驗，試驗采用反彎試驗機，將夾緊的反復彎曲，直至試樣斷裂為止，記錄此時的反彎次數(shù)F；

9)???????依照上述2）~6）的步驟，焊接100根以上焊縫，并依照上述步驟7）、8），對這些焊縫做杯突和反彎試驗；

10)??根據(jù)杯突和反彎試驗結果，對這些焊縫進行篩選，篩選條件為：

設所需通板機組的彎曲次數(shù)為n，則：杯突深度B≥5mm×（n+1），

反彎次數(shù)F≥n+2；