薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤

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1、薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤摘要：现行国家标准规定超声波探伤薄板铝合金的厚度应大于8 mm,对于厚度 小于 8 mm 的薄板铝合金，超声波探伤始终存在一定的问题。因此，本文采用 K 值研究薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤,以斜探头对铝合金焊缝进行超声波检 测，薄板铝合金的厚度为5 mm,同时，对焊缝中检测到的问题进行了相应的试 验，确认厚度为小于8mm，因此，可以得出，在薄板铝合金焊缝中使用超声波探 伤是可行的。此外，本文对焊接的定量问题通过自制的特殊铝合金焊接缺陷对比， 旨在实现利用薄板铝合金焊缝中利用超声波对缺陷进行研究。关键词：薄板铝合金焊缝；缺陷超声波；探伤在车辆重量较小的情况下，将薄

2、板铝合金用于车辆中是目前车辆在量产过程 中常用的设施。随着全球经济的不断发展，车辆铝合成为了主流。相对应钢材来 讲，铝合金往往密度较低，同时具有较硬的强度，相比于钢材塑性较强。因此， 铝合金在铸造、锻造和冲压工艺中广泛应用，同时，由于其耐腐蚀性较强以及易 回收的特点，已经逐步取代了钢材，成为了市场中常用的钣金材料。根据对市场 材料用量的研究 目前，市场已经开始使用铝合金材料并且逐渐淘汰钢材，这种做 法不仅能够大大提高车的质量，同时能够将车辆制造业的成本降低 30至 40 将发动机成本降低 30，同时，使用铝合金能够加降低材料中的化学物理对人们 的身体健康的影响和环境的损坏。在薄板铝合金焊缝中缺

3、陷超声波探伤的过程中， 利用超声波探伤试验能够将薄板铝合金焊缝中的缺陷进行缺陷，在探伤的过程中， 探头的选择以及对比试样的制作十分重要，在探索的过程中，本文选择了 K 值和 短边斜角探头并进行了特殊的对比测试。1 具体实验内容薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤原理是在探伤的过程中，将超声波折射在 铝合金的薄板中。若超声波在铝合金板中发生折射现象，这就表明焊缝中存在缺 陷。反之，若超声波在铝合金板中并没有发生折射现象，这就表明焊缝中不存在 缺陷。在超声波探伤的过程中，首先探头应当接收超声波并将超声波显示在荧光 屏上，根据反射的弧度、角度以及振幅的大小，判断焊缝中存在缺陷的形状、大 小和位置，同时根据

4、以上特点判断该缺陷的等级。所以，在选择探头的过程中应 当根据实际情况进行对比分析，考虑到在探伤的过程中可能存在的其他如材料因 素等影响，实现对焊缝缺陷的探伤1。（1）探头的选择当检测时，近场区域中的波形变化较为复杂，同时，探头应当接收超声波并 将超声波显示在荧光屏上以及判断焊缝中存在缺陷的形状、大小和位置。因此， 超声波的声程应当尽可能在近场区域内，以便在近场区域外控制声程范围，可有 效避免缺失检测和缺陷误差。由于反射波越高，薄板铝合金的焊缝通常使用 DAC 曲线量化。然而，考虑到测试对象的薄度，仅使用一个尺寸的水平无法更准确地 量化薄板焊缝缺陷。（2）频率可以提高薄板铝合金的高检测频率以满足

5、检测小为 5MHz 的探头。（3）K 值对于薄板工件，应使用具有大 K 值的探头。本文在实验的过程中，选取了了 探头频率为f = 5 MHz，晶圆尺寸为8 mmx8 mm，铝合金横波声速为Cs = 3100 m/s的2。从入射点到晶片的距离是L = 15mm，并且铝合金中的横波波长入s2=Cs / f = 0.62mm3。计算出当K值增加时，铝合金中声波的近场长度将减小，这 有利于探伤工作的进行，但是过大的 K 值也将导致产生表面波。（4）制作特殊比较试块 本文在研究的过程中设计了特殊比较试块。本文的比较试块由铝合金制成， 具有与试验材料相同或相似的声学和化学特性。本文的铝合金比较试块由 4

6、组 16 个横孔组成，具有不同的孔径和深度。（5）AVG 曲线通过 AVG 曲线能够调整反射波，同时在反射回波为 80的情况下，说明此时 能够看出焊缝中的缺陷4。2 试验结果及验证使用在试验中选择的5P8X8K3倾斜探头，对薄板铝合金对接焊缝1号，2号 和 3 号进行超声波检查。在检查的过程中，发现利用超声波探伤能够检测焊缝的 缺陷。因此，本文选择每组样品出现的焊缝缺陷进行研究，并在实验的过程中记 录缺陷的位置以及超声波的振幅。同时，对焊接出现的问题进行了位置校准，通 过 AVG 曲线调整反射波。通过将它们与曲线的定量结果进行比较，验证了超声波 探伤测试中缺陷定位和量化的准确性。将验证结果与超

7、声波测试结果进行比较和 测试。测试结果表明，超声波测试对于厚度小于 8 mm 的铝合金焊缝是可行的， 与生产测试块相比，超声波测试铝合金焊缝具有对特殊的焊接缺陷的检测方式。 同时，可以利用 AVG 曲线实现对薄铝合金的定量分析和焊接缺陷。实验结果表明 在常规超声检测的不确定性中可以忽略定量误差。因此，薄板的铝合金焊接部分 采用绘制 AVG 曲线的方法，可以实现超声波探伤过程中对缺陷尺寸的定量要求的 监测5。3 结论相对应钢材来讲，铝合金往往密度较低，同时具有较硬的强度，相比于钢材 塑性较强。因此，铝合金在铸造、锻造和冲压工艺中广泛应用，同时，由于其耐 腐蚀性较强以及易回收的特点，已经逐步取代了

8、钢材，成为了市场中常用的钣金 材料。现行国家标准规定超声波探伤薄板铝合金的厚度应大于8 mm，对于厚度 小于 8 mm 的薄板铝合金，超声波探伤始终存在一定的问题。因此，本文采用 K 值研究薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤，对通过自制的特殊铝合金焊接缺陷进 行对比，旨在实现利用薄板铝合金焊缝中利用超声波对缺陷进行研究。参考文献：1范子杰，桂良进，苏瑞意.车辆轻量化技术的研究与进展J.汽车安全与节 能学报， 2014， 5（1）：1.2董政，史朝刚，刘晓磊，等.超声波探伤不确定度评估J.物理测试，2017, 35（6）：54.3刘英转.钢板中常见超声波探伤缺陷识别与分析J.物理测试，2017，35 （1）：51.4梁志雄.关于金属结构焊缝超声波探伤方法的探讨J.建材发展导向：上， 2017， 15（6）：68.5李金浩.圆棒手动超声波探伤灵敏度调整及缺陷定量评定J.山东冶金， 2017（5）： 47.