基于超声法的摩擦焊焊件夹具设计及长度测量设计【含CAD图纸、说明书】
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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘要为了较为准确、快速地实现摩擦焊焊件长度的快速测量,采用超声法对摩擦焊焊件的长度进行了测量。试验中对超声波探伤仪进行了调试,设置了合理的检测参数,并对直探头进行了校准,借助设计的夹具对摩擦焊焊件长度进行了快速测量。通过不同情况下对检测波形的分析,快速确定了摩擦焊焊件的长度,并与游标卡尺测量结果进行了对比,并讨论了误差产生的原因。试验结果表明:采用超声法可实现摩擦焊焊件连接长度的快速测量,误差小,可为检测人员快速确定摩擦焊焊件的连接长度提供有价值的参考。关键词 超声波检测;摩擦焊焊件;夹具设计;长度测量AbstractIn order to measure the length of friction welding pieces accurately and quickly, the length of friction welding pieces was measured by ultrasonic method. In the test, the ultrasonic flaw detector was debugged, a reasonable detection parameter was set, and the straight probe was calibrated. With the aid of the designed fixture, the length of the friction welding weldment was measured quickly. Through the analysis of the detection waveform in different circumstances, the length of the friction welding weldment is determined quickly, and the results are compared with the result of the vernier caliper, and the cause of the error is discussed. The test results show that the ultrasonic method can realize the rapid measurement of the connection length of the friction welding weldment, and the error is small, which can provide valuable reference for the inspectors to quickly determine the connection length of the friction welding weldments.Keywords ultrasonic testing friction welding weldment fixture design length measurement24压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1前言11.2常规无损检测方法11.3超声波检测技术11.4超声波检测技术的现状与发展21.4.1目前现状21.4.2发展趋势21.5研究目的及意义31.6主要研究内容32 探伤设备及原理42.1探伤的基本原理42.2超声波探伤设备42.2.1探头42.2.2超声波探伤仪42.2.3试块42.3数字式超声波探伤仪-EPOCH XT52.3.1 EPOCH XT的特点52.3.2仪器校准83夹具设计及长度测量123.1夹具设计123.1.1夹具设计的目的及意义123.1.2夹具的设计过程133.2摩擦焊焊件长度测量153.2.1检测方法153.2.2测量步骤164试验结果分析184.1焊件测量结果分析184.2试样结果分析19结论20致谢21参考文献22附录23附录1在读期间的研究成果231 绪论1.1前言超声波检测是指超声波与被检测工件互相作用,研究超声波与工件作用后的反射、透射与折射等,以到达对被检测工件宏观缺陷、力学变化及几何特征等方面的检测,并对工件应用性做出评价的一门技术。超声检测是目前常用的无损检测技术,这种技术是管控工件质量、改进生产技术、设备维护及提高工作效率的重要手段,已在机械生产中普遍使用。1.2常规无损检测方法无损检测(简称NDT)就是指不破坏产品外形、不损坏产品的使用性能并且能够检测出产品的使用性能的检测方法。无损检测的应用范围特别广泛,它可以应用在产品设计、加工制造、材料选择、成品检验和产品的维修保养等等方面。通过对产品进行无损检测,可以在不破坏产品的用途基础上面,测出产品的内部缺陷、几何尺寸等等,解决了产品在实际生产中内部缺陷难以检测、几何尺寸测量困难等问题,提高了产品的生产效率,降低了生产成本,保障了产品的质量,解决大部分生产安全的问题。因此作为非破坏性检验的无损检测在当今社会得到了快速的发展。射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤和涡流检测被称为五大常规检测技术。1.3超声波检测技术超声检测Ultrasonic Testing(缩写UT)是五大常规检测方法之一。超声波进入物体以后,如果遇到了缺陷,一部分超声波就会反射回来,然后接收器就会对反射回来的超声波进行检测分析,从而进一步确定物体的缺陷位置和大小。超声波探伤的优点:(1)超声波探伤具有很强的穿透能力,超声波探伤在钢中的有效探测距离可到达1米以上;(2)超声波探伤的灵敏度很高,它可以测量出物体内部存在的缺陷的位置和大小;(3)超声波探伤的设备方便携带,便于操作,它可以实现操作自动化。超声波探伤的缺点:(1)超声波探伤需要很高素质的操作人员和评片人员,但是,我国目前还没有统一的机构去培养这种人员,所以,在人员操作方面,很难选择;(2)超声波探伤进行复杂工件检测时有很多困难,与此同时,在进行超声波探伤的时候,要求被检测工件的表面度具有一定的光洁度,而且耦合剂一定要在被测工件和超声波探头之间涂满,保证超声波探头和被检工件之间没有空隙;(3)对于奥氏体粗晶焊缝而言,超声波探伤很难进行。根据超声波检测的原理可以把超声波检测分为脉冲反射法、衍射时差法(TOFD)、穿透法、共振法;根据超声检测的显示方式可以把超声波检测分为A型显示与超声成像显示(B型显示、C型显示、D型显示、S型显示、P型显示)两类;根据超声波检测在介质中传播时显示的波形可以把超声波检测分为横波(S)、纵波(L)、表面波(瑞利波R)、板波(兰姆波:板波有对称型(S型)和非对称型(A型)两种);根据超声波检测的探头数目又可以将超声波检测分为单探头法、双探头法、多探头法;根据超声波检测探头与试件的接触出方式可以将超声波检测分为接触法、液浸法、电磁耦合法;根据超声波检测的人工干预方式可以将超声波检测分为手工检测和自动检测 2。1.4超声波检测技术的现状与发展1.4.1目前现状近年来,超声波检测技术得到了很大的发展与进步,是以超声波检测技术在各行各业中得到了广泛的应用。超声波检测技术在各个工业部门的广泛应用除了提高了产品的质量,还使得工作人员的工作效率得到了提高。随着这项技术的深化,在不同领域范围里面,不同用途的超声系统在实际生产中得到了全面的应用。目前超声波检测主要应用于金属材料的检测和非金属的检测、新材料的检测、动态超声检测、高温超声检测、核电工业的检测以及医学超声检测等等。我国在超声领域里面主要研究计算机化的超声设备、数字信号处理、操作系统软件等等。由于超声检测技术需要较高素质的检测人员以及评片人员,我国目前在这方面还处于薄弱阶段,因此,需要对国内超声检测人员进行统一管理,为我国超声检测技术的发展提供优秀的人才,从而使我国的超声检测技术更趋向于国际化 3。1.4.2发展趋势在上个世纪末新一代的智能化和数字化的超声检测仪器已经诞生,这也就标志着检测仪器已经开始了新的时代。随着现代技术的发展,超声波的无损检测技术得到了质的飞跃。超声波无损检测技术如今应用在各行各业里面。超声波技术在农业中可以测定土壤中的含铅度、影响种子的发育率、影响植物的生长等。超声波技术在矿物加工中可以强化泡沫浮选、强化矿物的浸取、强化选煤和脱硫等。超声波在军事上可以应用在军事仓库的储存上,这些军事装备在储备、训练和演习等状态下往往避免不了尘埃和污垢的吸附、污染等,特别是一些复杂的兵器装备靠人工擦拭保养,但是容易出现清洁不干净使得军事设备无法继续使用的情况,而只要使用超声波清洗技术来保养兵器装备,这些问题就随之而解决,超声波技术不直接接触这些军事设备,能够适应各种复杂的环境,甚至可以在高温下对体积较小、工件较复杂的零件进行清洗检查;用超声波制作的传感器作为一种新型的非常重要有用的工具,超声波传感器有着更加高定位高精度的方向发展,在声呐研究中发挥了不可或缺的重要作用。超声波无损检测技术用作信号处理可以检测出缺陷的位置,这一技术可以解决人工查不出来的内部缺陷,并且与已知的缺陷做对比,分析该内部缺陷的属性,选择相应的数据参数来强化识别能力,从而加强监测结果的可靠性与准确性。与此同时,超声波无损检测技术也正在向着数字化与图像化以及网络化发展,可以更好的与检测人员进行即时分享,从而提高产品的生产效率和保证产品的生产质量4。1.5研究目的及意义徐州是中国的工程机械之都,摩擦焊焊件的应用非常广泛,但其连接长度目前无法实现快速测量,因此设计一套用于摩擦焊焊件长度快速测量的夹具,并实现其长度的快速测量,对于精确掌握摩擦焊焊件的摩擦量,具有十分重要的实际研究价值。本课题研究中采用直探头对摩擦焊焊件连接长度进行测量,并获得焊件连接长度,为工作人员快速确定摩擦焊焊件的连接长度提供有价值的参考。因此采用超声波检测的方法对摩擦焊焊件连接长度的测量有着特别重要的现实意义和工程应用背景。1.6主要研究内容1)制订合理的超声法检测摩擦焊焊件的连接长度测量的试验方案;2)提出摩擦焊焊件超声测量的夹具设计方案,对摩擦焊焊件的连接长度进行快速测量;3)对实验结果进行分析、讨论,从而获得合理的结论。2 探伤设备及原理2.1探伤的基本原理超声波测厚即用超声法进行工件的厚度测量,当使用超声波探伤仪的直探头发射的声束通过被检测工件时,发射的声束会到达材料的分界面然后声束反射回超声波的直探头,我们就会能够准确测量声束在被检材料的传播时间以此来确定被检测材料的厚度。2.2超声波探伤设备在进行超声波探伤时,探伤仪、探头以及试块是必不可少的设备,熟知它们的原理、构造、主要性能及用途,是正确选择和进行有效探伤工作的保证。2.2.1探头探头是进行超声探伤时不可缺少的设备。通常情况下使用的探头都是利用材料的压电效应来实现电能、声能转换的转换器。通常情况下,我们将贪图分为直探头、斜探头、小径管探头、表面波探头、可拆式斜探头、非金属检测探头、双晶探头、水浸式探头、活塞探头、气门探头等等。本实验中采用的是直探头(声束垂直于被探测工件表面入射的探头)。2.2.2超声波探伤仪超声波探伤仪是进行探伤的主体设备。超声波探伤仪具有很高的灵敏度和分辨力,因此可以探出很小的缺陷;超声波探伤仪还可以自动校准并且能够显示出缺陷波的回波位置;与此同时,超声波探伤仪还具有自由存储和峰值记忆功能,为检测人员进行探伤时提供便利。目前,摩擦焊焊件的连接长度除了使用游标卡尺测量意外,还可以使用超声波探伤仪进行测量。焊缝探伤中广泛使用的超声波探伤仪,如CTS-22、CTS-26、JTS-5、JTSZ-1、CTS-3、CTS-7等均是A型显示脉冲反射式单通道超声波探伤仪。2.2.3试块试块就是根据一定用途设计制作的具有简单形状人工反射体条件的工件。试块是进行探伤检测时的一个重要组成部分,试块是判定探伤对象质量的标准尺度。按照试块的使用目的和要求,通常情况下把试块分为两大类:标准试块和对比试块。2.2.3.1标准试块标准试块是法定机构根据材质、形状、尺寸、性能等作出相应规定、检定的试块。GB11345-89规定CSK-IB试块为焊缝探伤用的标准试块。图2-1 CKS-IB试块CSK-IB试块是ISO-2400标准试块(即W-型试块)的改变型,其主要用途:(1)当进行斜探头入射点和前沿长度的测定,为 R100圆弧面所测出,斜探头折射角是由50mm孔的反射波来测出的。(2)对探伤仪水平线性和垂直线性进行校准。(3)探伤灵敏度可用1.5mm横孔的反射波进行调整。探测范围则使用R100圆弧面调节。(4)直探头盲区以及斜探头前后扫查声束特征需要50圆孔来估量。(5)测定远场分辨力的方法是回波幅度或反射波宽度的调试。2.2.3.2对比试块对比试块是用来评价探伤效果或装置性能的具有人工缺陷的试块,它是由一些专业的部门根据一些具体的探伤对象而确定的试块,因此,它又被称为参考试块。2.3数字式超声波探伤仪-EPOCH XT2.3.1 EPOCH XT的特点本次实验中需要测得的摩擦焊焊件的连接长度为110mm150mm之间,所以本实验中所采用的超声波探伤仪必须具备很强大的抗干扰的能力。所综合经济情况以及实验需求,本次实验决定使用数字式超声波探伤仪EPOCH XT。EPOCH XT超声波探伤仪是由EPOCH XT主机、探头、探头连接线、电缆、电源线等组成的。图2-2为EPOCH XT主机的外观图,图2-3为本次实验采用的直探头,图2-4为电缆,图2-5为电源线,图2-6为标准试块。图2-2 EPOCH XT主机图2-3 直探头图2-4 电缆图2-5 电源线图2-6 校准试块(一)EPOCH XT超声波探伤仪的特点 (1)该数字式超声波探测仪检测速度快,单位时间内检测数量多,能够对试样进行自主检测并进行一系列的数据计算,对检测出的波形进行记录。(2)该数字式超声波探测仪检测更加精确。该探伤仪可以高效得对回波的信号数据进行回收并判别是否精确。(3)该数字式超声波探测仪更加稳定可靠。更加全面系统地采集存储数据,对数据的计算也更加方便以及人性化。(4)该数字式超声波探测仪可以记忆存储产品信息,通过对试样检测的回波信号得到的结果进行分析检测,来评价该试样是否有缺陷。(5)该数据式超声探伤仪具有兼容性。 USB主机接口可用于与其他设备数据的传输。(6)该数据式超声探伤仪具有编程性。数字式探伤仪软件系统决定了其性能是否强大,功能是否各种各样。(7)该数字式超声波探测仪整体小巧轻便,方便携带,总体质量最大为2.5kg,位于后盖上有个可充电的大蓄电池。(8)该数字式超声波探测仪拥有分辨率极高的彩色LCD,能够通过该显示器清楚的看到试样的波形。(二) 汇集各种实用测量功能奥林巴斯EPOCH XT探伤仪汇集了各种实用的测量功能,它既可以探测工件内部有无缺陷,它还可以确定工件内部的缺陷具体位置;它既可以检测非导电涂层缺陷,它还可以检测零件裂纹的细微缺陷;它既可以对金属材料进行测量,它还可以对非金属材料进行测量。奥林巴斯EPOCH XT探伤仪的实用测量功能特别多,本文中主要使用奥林巴斯EPOCH XT探伤仪进行工件的厚度测量。2.3.2仪器校准在进行超声法测量摩擦焊焊件的连接长度之前,首先要对超声波探伤仪进行一起校准,从而保证测量结果的准确性。校验奥林巴斯EPOCH XT探伤仪的时候,需要一个标准试块,在常温常压下,采用奥林巴斯EPOCH XT探伤仪的直探头对标准试块进行调试,以达到我们本次实验所需的要求。下面是采用超声波5Hz的直探头的仪器校准步骤。在对奥林巴斯EPOCH XT探伤仪进行校准之前,需要根据小键盘(见图2-7)进行操作设置:(1)按【测量设置】键,对本次试验的参数数据进行设置。将测量选择设置为手动;将读书1设置为闸门1当前波幅;将读数2设置为闸门1声程距离;将读数3设置为闸门1表面距离;将读数4设置为闸门1的厚度;将读数5设置为闸门2的厚度;将触发器设置为内部;同时也将曲面校准关闭。(2)通过【确认】键调到【延迟】这个选项,将延迟设置为0;继续通过【确认】键调到【增益】这个位置,将增益的初始值设置为0dB,增益可以跟着工件材料的不同而自我调节,从而在示波屏上面能够获得比较准确的波形信号;继续通过【确认】键调到【声速】这个位置,根据试验用的材料得知本次试验所需的声速为5900m/s;通过继续按【确认】键分别将【零位】设置为0.000s,【角度】设置为0.0【能量】设置为300V,【阻尼】50,【模式】设置为脉冲回波,【滤波器】设置为1.5-8.5,【检波】设置为全波,厚度为0.00mm。(3)由于本次试验采用的是5Hz的直探头,故在【频率】设置的时候,将参数设置为5.00Hz。(4)本次试验使用的标准试块厚度为奥林巴斯CSK-1A国产标准试块,这个标准试块的厚度依次为25,85,91和100mm。所以,先把【范围】初始设置为60.00。初始设置结束以后,我们开始对奥林巴斯EPOCH XT探伤仪开始进行数据校准:(1)首先,将已经确定的5Hz的超声波直探头连接到电缆(如图2-4所示)的一头,电缆的另一头连接到奥林巴斯EPOCH XT探伤仪的T/R接口;(2)在厚度为25mm的标准试块上面倒上耦合剂,紧接着调节闸门1的位置,使得闸门1的位置停留在厚度为25mm的标准试块的第一次底面回波高度上面(如图2-8所示),按【F5】让回波的高度达到接近80%的屏高(即自动80%),按【校准】键以后,出现CAL以后,继续按【零位】键,这时候会出现一个对话框,根据被检测的标准试块的厚度输入【2】【5】,然后按【F1】键表示继续(如图2-9所示);(3)再次调节闸门1的位置,使得闸门1的位置停留在厚度为23mm的标准试块的第二次底面回波高度上面(如图2-10所示),按【F5】让回波的高度继续保持在接近屏高80%的位置,按【声速】键,这时候也会出现一个对话框,根据被检测的标准试块的两倍厚度输入【5】【0】,然后按【F2】键表示计算;(4)校准完成,然后出现正确的一次底波(如图2-12所示)与二次底波(如图2-13所示)。图2-7 奥林巴斯EPOCH XT探伤仪的小键盘图 2-8直探头在试块上校准前一次底波的波形图 2-9 输入已知试块的厚度图2-10直探头在试块上校准前二次底波的波形图2-11输入已知试块的2倍厚度图2-12校准以后的波形图图2-13 二次底波校准以后的波形3夹具设计及长度测量3.1夹具设计3.1.1夹具设计的目的及意义在机械加工与产品的装配、焊接以及检验过程中,需要使用大量的工艺装备。正式因为这些工艺装备的使用,使得我们在机械加工以及焊接检验和装配过程中获得正确的位置,从而保证了产品和零件的质量,并且提高了生产效率。这些工艺装备这十几生产中起到配合以及辅助的作用,简称工装。而在实际生产过程中,根据各个工厂的实际生产需求和实际生产能力往往会设计符合各个工厂自身的夹具。这种根据实际产品而设计的工装属于非标准装置,非标准装置的设计能够提高产品的生产率、节省劳动力、降低生产的成本,并且保证生产的安全性。随着摩擦焊焊件在重要的工业部门中广泛的被应用,摩擦焊焊件的质量越来越被人们关注。摩擦焊焊接工艺和摩擦焊焊件的接头质量与重大安全事故的发生密切相关,因此摩擦焊焊件的检测成了一个非常重要的事情。但是摩擦焊焊件的接头是否存在缺陷却是让人们无法提前预知的。在五大常规检测方法中,超声检测作为一种应用较广泛的无损检测方法,在快速测厚方面具有较大的优势,但要测量摩擦焊焊件的连接长度时,由于检测人员一手手持摩擦焊焊件,另一手持超声波直探头在焊件端面上移动,只能用一只手进行摩擦焊焊件的超声检测操作,检测示意图见图3-1,因此检测结果的准确性无法保证。为提高超声测量焊件的连接长度的准确性和便捷性,发明一种用于摩擦焊焊件的连接长度测量的自适应夹紧装置非常必要。该装置不但可把被检测的摩擦焊焊件固定起来,而且可实现圆柱形直探头与夹具间始终处于平面接触,同时可解放检测人员的一只手,使其双手可同时开展焊件的连接长度长度超声测量工作,可减轻检测人员劳动强度,提高超声测量的准确性和便捷性。图3-1使用夹具前摩擦焊焊件外圆长度超声测量示意图3.1.2夹具的设计过程在进行设计针对本实验的夹紧装置时,主要考虑夹紧装置的定位和夹紧这个统一的过程。夹具的定位就是让工件在实验中一直在规定的位置保持不变。如果想让工件在实验过程中位置保持不变的话,就需要夹紧装置的使用。夹紧装置既能保证工件在规定的位置保持不变,还能解放工作人员的双手,减少因工作人员操作不当引起的误差,从而使实验数据更加准确可靠。因此,在进行夹具设计的时候,在考虑工件的夹紧方式的同时也要吧夹具的定位方式一同考虑。因此设计夹紧装置的时候,必须要满足以下几个基本要求:(1)要给这个夹紧装置选择正确的夹紧力,包括夹紧力的大小、夹紧力的方向以及夹紧力的作用点;(2)设计的夹紧装置要便于工作人员操作并且能够比较迅速的夹紧摩擦焊焊件;(3)设计的夹紧装置的结构要简单、紧凑,并且具有足够的刚度:(4)设计的夹紧装置生产成本应该合理,它可以与实际生产条件与实际生产批量相适应5。设计夹紧装置的时候,合理的夹紧力是完成夹紧装置设计的基本条件。因为在加紧装置的设计过程中,夹紧力起了决定性的意义和作用,所以,夹紧力的三要素力的方向、作用点以及大小的选择变得至关重要。合理的夹紧力既不会使摩擦焊焊件因进行超声波探伤实验过程中因夹紧力过大而变形,也不会摩擦焊焊件在进行超声波探伤实验时因为夹紧力过小松动而影响实验。因此,综合摩擦焊焊件的定位方式、摩擦焊焊件的结构特点以及摩擦焊焊件在进行超声波探伤实验时的受力情况等综合情况确定夹紧力的大小、方向和作用点。确定好夹紧装置的夹紧力以后,然后就可以对加紧装置进行初步设计,最后根据摩擦焊焊件的具体形状而确定最后的夹紧设计方案。夹紧力的方向选择要求:在设计夹紧力方向的时候,要把夹紧力方向是否能减小摩擦焊焊件的变形以及是否能够有效的减小夹紧力作为主要研究方向,其次,要考虑夹紧力方向应该与主要定位基准是否相互垂直。夹紧力的作用点选择要求:首先,夹紧力作用点的选择不能妨碍实验的进行;其次,夹紧力的作用点应该能够让摩擦焊焊件的实验中没有因为夹紧变形而影响实验结果。综合上述所述,在对夹紧力的大小、方向以及作用点进行综合考虑以后,在经过对夹紧装置的外形以及尺寸进行考虑以后,为了配合测出摩擦焊焊件的连接长度,专门设计了一款为本实验而配合的夹具。如下图(图3-2)所示:(1) 底板1和支撑柱2通过焊接连接在一起,以保证该夹紧装置的稳定性;(2) 套筒3和支撑柱2也是通过焊接连接起来;(3) 摩擦焊焊件4与套筒3间隙配合;(4) 内六角螺钉用来固定摩擦焊焊件4在套筒3的夹紧情况。图3-2夹紧装置三视图图3-3 夹紧装置的底板1图3-4 夹紧装置的支撑柱2图3-5 夹紧装置的套筒3夹紧装置的作用:(1)提高制造效率,降低生产成本。(2)确保零部件组装精度。(3)确保焊接质量 6。3.2摩擦焊焊件长度测量3.2.1检测方法本次试验是超声波探伤仪的直探头与摩擦焊焊件涂以耦合剂以后直接接触,所以本次实验采用超声波探伤的直接接触法。直接接触法超声波探伤垂直入射法(直探头将声束垂直入射工件的探伤面进行探伤)和斜角探伤法(斜探头以一定的角度将声束入射工件的探伤面进行探伤)。垂直入射法的工作原理主要采用A型显示脉冲反射的工作原理,它的表现形式为:超声波直探头在工件的探伤面上来回移动,如果工件没有缺陷的话,那么超声波探伤仪的示波屏上面只显示始波T和底波B(如图3-6 a所示);在超声波直探头来回移动的时候,如果工件内部存在缺陷的话,若是这个内部缺陷的反射面比超声波直探头发射的声束还要小的时候,那么超声波探伤仪的示波屏上面会有始波T、缺陷波F以及底波B 三种波形(如图3-6 b所示);若是这个内部缺陷的反射面比超声波直探头发射的声束大的时候,那么超声波探伤仪的示波屏上面就会只有始波T和缺陷波F的存在(如图3-6 c所示)。图3-6 垂直入射法示意图3.2.2测量步骤在仪器校准完成以后(具体校准步骤如本文2.3.2所示)开始进行本次实验:用超声法测量摩擦焊焊件的连接长度:(1)根据游标卡尺测得的摩擦焊焊件连接长度为142.90mm,所以,按【范围】键输入【1】【5】【0】,将范围设置成为150;(2)在摩擦焊焊件的端面上面倒上耦合剂,将超声波直探头放在摩擦焊焊件的端面的正上方(如图3-7所示);(3)移动闸门1,使得闸门1的位置停留在摩擦焊焊件的连接长度的回波信号上面,按【F5】键使得回波信号的高度达到屏高的80%,最后,带波峰稳定时,按【屏幕锁定】键,拍照记录波峰和实验数据;(4)根据游标卡尺测得的摩擦焊焊件连接长度115.80mm,所以,按【范围】键输入【1】【2】【0】,将范围设置成为120;(5)重复(2)、(3)步骤,记录实验数据。图3-7 摩擦焊焊件的长度测量4试验结果分析4.1焊件测量结果分析根据相机拍照得到的图片,可以看出来在测量长度为142.90mm(如图4-1所示)的摩擦焊焊件(该摩擦焊焊件是由直径为20.00mm的试样和直径为10.00mm的试样焊接而成)的长度时,显示的测量结果为146.90mm(如图4-1所示)。由于测量的时候,摩擦焊焊件与实验室桌子直接接触,导致在显示摩擦焊焊件长度的波形后面还有一个比它还高的波形。该组实验的误差为2.80。图4-1游标卡尺测得摩擦焊焊件的连接长度图4-2 长度为142.90mm的波形图根据相机拍照得到的图片,可以看出来在测量长度为115.80mm(如图4-3所示)的摩擦焊焊件(该摩擦焊焊件是由直径为19.82mm的试样和直径为9.90mm的试样焊接而成的)的长度时,显示的测量结果为117.98mm(如图4-2所示)。和上述焊件长度相似,由于测量的时候,摩擦焊焊件与实验室桌子直接接触,导致在显示摩擦焊焊件长度的波形后面还有一个比它还高的波形。该组实验的误差为1.88。图4-3游标卡尺测得的摩擦焊焊件的连接长度图4-4 长度为115.80mm的波形图表4-1 摩擦焊焊件长度测量分析游标卡尺测量长度(mm)超声法测量结果(mm)误差115.80117.981.88142.90146.902.804.2试样结果分析由于上述摩擦焊焊件是由直径为20.00mm的圆柱和直径为10.00mm的圆柱焊接而成的,为了进行对比分析,制作了直径为50.00mm,长度为55.00mm(试样长度如图4-5所示)的试样,该试样测量结果见图4-3,该组实验的误差为0.22。图4-5 游标卡尺测得的试样的长度图4-6试样长度为55.00mm的波形图同时制作了直径为20.00mm,长度为30.20mm(试样的长度如图4-7所示)的试样,该组实验的测量结果见4-4,该组的实验误差为2.15。图4-7游标卡尺测得的试样的长度图4-8 试样长度为30.20mm的波形图表4-2 试块之间的误差分析游标卡尺测量结果(mm)超声法测量结果(mm)误差30.2030.852.1555.0055.120.08结论本文获得的结论如下:1)采用超声法可以实现摩擦焊焊件连接长度的快速测量,并且采用超声法测得的摩擦焊焊件的连接长度误差小,误差范围可控制在3以内。2)采用超声法测量摩擦焊焊件的连接长度时,摩擦焊焊件的直径越大,焊件的长度越短,测量误差越小。3)采用超声法测量摩擦焊焊件的连接长度时,与游标卡尺测量出来的结果相比效率更高。致谢首先,我要感谢我的指导老师石端虎老师,我的论文是在他的精心指导下完成的。从我毕业论文的选题到我实验的实行方案,都是在石老师的帮助下完成的,正是因为石老师给了我许多有益的指导意见,我的实验以及论文才能顺利的完成。此外,我要感谢和我一组的闫朵同学,我的实验是在她的帮助下完成的,正是因为她乐于助人的行为,才使得我的实验能够顺利完成,从而得出正确的实验结论。衷心感谢给过我帮助的舍友和同学们,她们在我论文编写的过程中给予我很大的帮助和支持。最后,谢谢评阅论文老师们的辛苦工作,感谢各位老师花时间评阅我的文章!参考文献1李春亮, 施同飞, 房丽云,等.超声波检测技术的现状J.中国建材科技, 2016, 25,(5):133-133.2生利英. 超声波检测技术M. 北京:化学工业出版社, 2014: 220-224.3李灼华. 超声无损检测技术的现状和发展趋势J. 硅谷, 2013,(21):11-11.4任志宏. 超声无损检测技术现状与发展趋势J. 技术与市场, 2016, 23,(9):255-256.5李学贺,曹继民.焊接夹具在焊接自动化中的应用J.建材与装饰,2018,(16):221.6樊启永. 焊接工装夹具在生产中的应用与设计实践J. 信息系统工程, 2017,(3):42-42.7王晓艳,唐盛明,张晓娟.无损检测过程中易出现的问题及处理措施J. 科技资讯,2015, (7):109.8范兴明, 马世伟, 张鑫,等. 超声无损检测及其在电力绝缘子探伤中的应用J. 高压电器, 2014,(3):109-114.9卜凡龙.机械制造工艺与机械设备加工工艺要点J.山东工业技术, 2018,(1):14-14.10裘揆,张国方,王珊,等.超声波无损探测技术在低压电器电触头焊接质量检测中的应用J.电工材料, 2015,(1):12-14.11 Huggett D J, Dewan M W, Wahab M A, et al. Phased Array Ultrasonic Testing for Post-Weld and On-Line Detection of Friction Stir Welding DefectsJ. Research in Nondestructive Evaluation, 2017, 28.附录附录1在读期间的研究成果受理的发明专利和实用新型专利:1. 石端虎,闫朵,刘瑞,何敏,杨峰,陈豹. 用于超声法测量摩擦焊焊件外圆尺寸的装置及其使用方法.申请号:201810332838.9.2. 石端虎,闫朵,刘瑞,何敏,杨峰,陈豹. 用于超声法测量摩擦焊焊件外圆尺寸的装置. 申请号:201820526628.9.
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