[發(fā)明專利]一種超聲相控陣檢測攪拌摩擦焊焊縫的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410583239.6
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN104267102A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 剛鐵;王常璽;王龍;馮偉;張佳瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊曉輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平板對接焊接焊縫檢測方法，具體涉及一種超聲相控陣檢測攪拌摩擦焊焊縫的方法，屬于平板對接焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊(簡稱FSW)已在列車車廂、船舶等結(jié)構(gòu)中獲得廣泛應(yīng)用，并被越來越多地應(yīng)用于長直薄板對接焊。超聲相控陣技術(shù)可以對其實(shí)現(xiàn)快速B掃描檢測及C掃描檢測，因而被廣泛應(yīng)用于FSW平板對接焊縫的缺陷檢測。

對于厚度較大的攪拌摩擦焊對接搭接板焊縫的檢測采用探頭垂直放置的方式(參考申請?zhí)?01310259852.8，名稱為線陣列相控陣探頭的設(shè)計(jì)方法)，使聲束垂直入射到焊縫中，耦合方式為水浸，可以采用聲透鏡對聲束進(jìn)行匯聚，當(dāng)待檢測試件較小時(shí)可在水槽內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；當(dāng)待檢測試件較大時(shí)可采用一種用于超聲相控陣快速檢測平板對接焊焊縫的行走裝置(參考申請?zhí)?01310409680.8)。

由于搭接板與對接板相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用傳統(tǒng)檢測裝置檢測效率低，檢測方法較為復(fù)雜，尤其是結(jié)構(gòu)回波很亂，因此檢測具有一定難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有方法對接搭接板焊縫進(jìn)行檢測存在檢測效率較低，檢測靈敏度不高的問題，提供了一種攪拌摩擦焊焊縫的超聲相控陣檢測方法。

方案一：方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：步驟一、將聚焦聲透鏡和相控陣探頭由下至上依次設(shè)置于對接焊縫的上方，聚焦聲透鏡與對接焊縫之間具有水層；

步驟二、利用相控陣探頭對焊縫進(jìn)行C掃描：聲束聚焦深度t為工件厚度的1/2，設(shè)置激發(fā)晶片的數(shù)量為16，入射角度90°，掃查方向?yàn)閺?號(hào)晶片到64號(hào)晶片，單次激發(fā)時(shí)，相鄰的16個(gè)晶片瞬間合成一個(gè)有效面積為16個(gè)晶片尺寸大小的單個(gè)虛擬探頭并按1-64號(hào)晶片的排列方向往返移動(dòng)，此時(shí)裝有相控陣探頭的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)方向垂直于電子掃查方向并獲得一系列連續(xù)的B掃描圖像，即可形成C掃描圖像，直觀地從B掃描圖像和C掃描圖像中獲取焊縫是否有缺陷。

方案二：方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、將楔塊和相控陣探頭由下至上依次置于對接焊縫的上方，聚焦聲透鏡與對接焊縫之間具有水層；

步驟二、利用相控陣探頭對焊縫進(jìn)行B掃描：聲束聚焦深度t為工件厚度的1/2，設(shè)置激發(fā)晶片的數(shù)量為16，聲束平行傾斜入射到工件中，入射角度20°到60°，掃查方向?yàn)閺?號(hào)晶片到64號(hào)晶片，單次激發(fā)時(shí)，相鄰的16個(gè)晶片瞬間合成一個(gè)有效面積的為16個(gè)晶片尺寸大小的虛擬單個(gè)探頭，并按1-64號(hào)晶片的排列方向往返移動(dòng)，并獲得一系列連續(xù)的B掃描圖像，直觀地從B掃描圖像中獲取焊縫是否有缺陷。

方案三：方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、將楔塊和相控陣探頭由下至上依次置于對接焊縫的上方，聚焦聲透鏡與對接焊縫之間具有水層；

步驟二、利用相控陣探頭對焊縫進(jìn)行B掃描：聲束聚焦深度t為工件厚度的1/2，設(shè)置激發(fā)晶片的數(shù)量為16，晶片的總數(shù)量為64，扇掃時(shí)，控制聲束擺角為30度到60度的扇形區(qū)域，聲束在扇形區(qū)域內(nèi)不斷擺動(dòng)，掃查時(shí)激發(fā)的晶片序號(hào)不動(dòng)，該序號(hào)為17到32，采樣頻率為10MHz，遇到缺陷產(chǎn)生回波反射回探頭，獲得一系列連續(xù)的B掃描圖像。

本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比具有以下有益效果：采用垂直檢測時(shí)：可以得到整個(gè)工件的C掃描圖像，檢測效率較高，在一副圖像中即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)工件缺陷的檢測。缺陷可以檢測出0.5mm直徑裂紋。

采用斜入射時(shí)，相比于傳統(tǒng)檢測方法和垂直檢測檢測方式，檢測靈敏度較高，對于垂直于上表面的裂紋等缺陷有較高的檢出率。可以檢測出，0.3mm直徑裂紋。截面檢測范圍相比于扇形入射更大。

采用扇形入射類似于斜入射，但是其靈敏度比斜入射還要高(可以檢測出0.2mm以上直徑裂紋)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方案一的檢測示意圖，圖2是本發(fā)明的方案一聲束控制圖，圖3是方案二的檢測示意圖，圖4是本發(fā)明的方案二聲束控制圖，圖5是方案三的檢測示意圖，圖6是方案三的聲束控制圖。圖7方案一獲得的焊縫缺陷C掃描圖像，圖8是方案二獲得的焊縫缺陷B掃描圖像，圖9是方案三獲得的焊縫缺陷B掃描圖像

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、將聚焦聲透鏡2和相控陣探頭1由下至上依次設(shè)置于對接焊縫3的上方，聚焦聲透鏡2與對接焊縫3之間具有水層4；