PDF《铝合金点焊焊点超声回波信号特征 与熔核直径测量方法》

第32卷第8期2011年8月焊接学报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION Vol.

32 No.

8 August

2 0

1 1 收稿日期:

2010 -

07 -

01 铝合金点焊焊点超声回波信号特征 与熔核直径测量方法 刘凯1,

2 , 刚铁1(1. 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨 150001;

2. 福建省锅炉压力容器检验研究院 龙岩分院,龙岩 364000) 摘要: 对铝合金点焊焊点进行了超声检测, 分析了焊点各区域的超声回波信号特征, 并用 MATLAB 设计了点焊焊点熔核直径的计算程序. 该程序可通过两种方法来计算焊 点熔核直径, 一种是对超声 A 扫描信号处理, 另一种是对 B 扫描图像进行处理. 最后, 将计算所得的焊点熔核直径值和熔核直径实测值对比. 结果表明, 采用超声回波信号 法测量焊点熔核直径是可行的;

第一种方法计算结果准确, 但所需数据量大;

第二种方 法所需数据量较小, 但计算结果偏差较大. 关键词: 熔核直径;

B 扫描;

铝合金;

点焊 中图分类号: TG115.

28 文献标识码: A 文章编号:

0253 -360X( 2011)

08 -0105 -04 刘凯0序言点焊广泛应用于汽车制造和航天航空等领域. 铝合金密度低, 耐腐蚀, 强度高, 汽车公司正在开发 铝合金车身的汽车 [1,

2 ] . 点焊焊点焊后检测分为破 坏性试验和无损检测 [3 ] . 前者成本高, 效率低. 目 前无损检测常用射线和超声检测. 射线检测成本 高, 且需采取严格的保护措施. 超声 A 扫描无法定 量检测熔核尺寸及压痕深度 [4 -

6 ] . 超声 C 扫描可以 检测出熔核尺寸 [7,

8 ] , 但效率很低. 熔核直径是衡量 点焊焊点质量的重要指标. 超声 B 扫描可以提取熔 核直径信息, 且效率较高. 文中研究铝合金点焊焊 点超声 B 扫描回波信号特征和熔核直径的测量方 法, 探讨其可行性.

1 试验方法 试验用的铝合金点焊焊点牌号为 LF6, 板厚组 合为

1 mm +

2 mm,

1 mm +

3 mm,

2 mm +

2 mm,

2 mm +

3 mm. 采用水浸超声扫描设备进行 B 扫描. 调节增益使试件上层板的底面一次回波高度在屏幕 80% 波高作为检测灵敏度, 保证所有焊点在相同条 件下扫描.

2 焊点的超声回波特征分析 图1为铝合金点焊焊点的典型超声检测回波 信号. 图1a 是在焊点的母材区域采集的超声 A 信号, 第一个回波是试件上层板的表面回波, 第二个回 波是上层板的底面一次回波. 图1b 是在焊点的熔 核和母材交界处采集的超声 A 信号, 和图 1a 相比, 第二个回波幅值较低, 因为在熔核边缘区域, 板材交 界面的间隙很小, 大部分超声波可以透过, 所以反射 回波幅值很低. 在图 1b 中的第三个回波是下层板 的底面回波. 图1c 是在熔核区域采集的超声 A 信号, 和图 1b 相比, 少了上层板的底面回波, 它的第二 个回波是下层板的底面回波. 综上所述, 试件上层 板的底面一次回波可以作为判断熔核区域的标志.

3 焊点的超声 B 扫描图像特征 铝合金点焊焊点的典型 B 信号如图

2 所示. 图2中最靠上的第一条黑线是超声在试件上层 板的表面回波集合. 第二条黑线分为两段, 它们是超 声在试件上层板的底面一次回波集合. 第三条黑线 是下层板的底面一次回波集合. 综上可知, B 信号图 和A信号之间相互对应, 可以对 B 信号图进行图像 处理, 计算熔核直径.

106 焊接学报第32 卷图1铝合金点焊焊点典型超声回波信号 Fig.