金屬板電焊無損探傷檢測-超聲波探傷檢測

金屬板常用到電阻點(diǎn)焊進(jìn)行連接，并成為公認(rèn)的最快最經(jīng)濟(jì)的焊接方式。點(diǎn)焊自身的優(yōu)點(diǎn)使其成為汽車、航空、金屬加工業(yè)等行業(yè)中最高效和最具有競爭力的焊接手段，尤其在汽車和航空工業(yè)。

點(diǎn)焊屬于壓力焊的一種，是在熱與機(jī)械力作用下形成焊點(diǎn)的過程，熱作用使焊件結(jié)合面母材金屬熔化，機(jī)械力作用使焊接區(qū)產(chǎn)生必要的塑性變形，兩者適當(dāng)配合和共同作用是獲得優(yōu)質(zhì)點(diǎn)焊接頭的基本條件。點(diǎn)焊的焊接工藝使其具有如下優(yōu)勢無需填充材料、操作簡便，成本低，速度快，生產(chǎn)效率高，易于在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。在汽車行業(yè)，電阻點(diǎn)焊是最常用的焊接方式。電阻點(diǎn)焊用于金屬板的焊接制作已經(jīng)具有近幾十年的歷史。汽車或軌道車輛的車架和車身上金屬板主要的焊接形式都是點(diǎn)焊，中等大小的客運(yùn)車輛平均具有5 000個(gè)焊點(diǎn)。以美國制造的汽車為例，車身上的點(diǎn)焊數(shù)量大約為4 000～7 000，車身結(jié)構(gòu)的可靠性和乘客安全很大程度上依賴于可靠的焊接質(zhì)量。然而，由于電阻點(diǎn)焊焊接過程短暫而復(fù)雜，焊接過程中熔核的形成是看不見的，不可能通過視覺直接觀察熔核來判斷焊接質(zhì)量。在這一短暫的過程中，電阻點(diǎn)焊的焊接質(zhì)量受到諸多因素的影響，點(diǎn)焊是電、熱、機(jī)械、化學(xué)和冶金學(xué)等多種現(xiàn)象相互作用的結(jié)果，其質(zhì)量很大程度上依賴于焊接操作過程，與工件表面條件、電極尖端與工件表面的吻合情況、焊接電流大小、焊接時(shí)間、電極壓力、電路阻抗、分流效應(yīng)等參數(shù)都有關(guān)系。焊點(diǎn)或焊縫的應(yīng)力狀態(tài)、焊件的斷裂韌度以及焊接處異常也是引起焊接處質(zhì)量問題的重要因素。在焊接過程中，這些焊接參數(shù)的波動(dòng)可能導(dǎo)致焊核直徑不足、虛焊、過焊，焊核中存在焊接缺陷等問題。因此，對(duì)點(diǎn)焊接頭進(jìn)行監(jiān)測和檢測是非常必要的，也是一項(xiàng)非常有意義并使很多人受益的工程，但同時(shí)也是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。

點(diǎn)焊的質(zhì)量檢測手段

點(diǎn)焊無損檢測中最重要的手段是超聲波檢測(UT, Ultrasonic Testing)。研究表明，UT結(jié)果與破壞性檢測的結(jié)果具有很好的相關(guān)性。根據(jù)不同程度的檢測要求，UT檢測技術(shù)的檢測過程可以進(jìn)一步分為兩個(gè)階段：①檢測與定位;②定征和缺陷的定量。超聲波檢測技術(shù)具有眾多優(yōu)點(diǎn)：①可檢測表面以及內(nèi)部特征或缺陷;②檢測靈敏度高;③檢測過程便捷和高效;④節(jié)約成本;⑤便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。主要的限制在于，基于A模式掃描信號(hào)的檢測系統(tǒng)，對(duì)操作人員操作技能和經(jīng)驗(yàn)要求比較高，需要具有一定的設(shè)備操作技能和信號(hào)分析能力；對(duì)于信號(hào)的識(shí)別和點(diǎn)焊焊接質(zhì)量的分類與判別帶有主觀性。

點(diǎn)焊無損檢測中另一重要的手段是在線焊接參數(shù)監(jiān)測。近幾年，人們開始使用在線焊接參數(shù)監(jiān)測的方法無損地對(duì)點(diǎn)焊進(jìn)行質(zhì)量檢測。在線監(jiān)測的原理是這樣的：點(diǎn)焊焊接過程中，伴隨著熔核的形成會(huì)出現(xiàn)一些關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象和特征，通過監(jiān)測焊接過程中出現(xiàn)的這些現(xiàn)象和特征，可以監(jiān)測點(diǎn)焊質(zhì)量。盡管在線監(jiān)測和控制點(diǎn)焊質(zhì)量的方法尚沒有得到充分地驗(yàn)證，但是這種方法仍然可能是比較理想的、有前景的方法。

在線監(jiān)測的參數(shù)或特征可以概括為兩類：①電相關(guān)參數(shù)，如動(dòng)態(tài)電阻、輸入阻抗等；②與機(jī)械響應(yīng)相關(guān)的參數(shù)，如焊接電極位移、電極壓力、聲發(fā)射等。

與利用在線焊接參數(shù)模糊分析的手段相比，UT和破壞性檢測可以對(duì)點(diǎn)焊的焊接情況進(jìn)行直接定量評(píng)估。點(diǎn)焊超聲波檢測系統(tǒng)現(xiàn)狀傳統(tǒng)的點(diǎn)焊超聲波檢測系統(tǒng)多采用高頻聚焦超聲換能器借助于特殊設(shè)計(jì)的探頭結(jié)構(gòu)采用脈沖反射法對(duì)點(diǎn)焊進(jìn)行A掃描，檢測時(shí)需要手持設(shè)備前端，放置于點(diǎn)焊正上方。近年來，點(diǎn)焊接頭質(zhì)量評(píng)價(jià)方面正逐步融入新的超聲波檢測技術(shù)。國內(nèi)外學(xué)者通過分析超聲波 C 掃描圖像特征來檢測點(diǎn)焊質(zhì)量，如測量點(diǎn)焊熔核直徑，這種技術(shù)采用的超聲波系統(tǒng)較A掃描系統(tǒng)要復(fù)雜些，稱為點(diǎn)焊超聲波C掃描系統(tǒng)。