鈦合金擴散焊接頭貼合型缺陷的非線性超聲檢測技術(shù)研究.pdf

1、擴散焊作為一種精密的焊接成型技術(shù)，已成為航空航天、電力電子工業(yè)等領(lǐng)域中必不可少的連接方法。但受焊接工藝、表面狀況等影響，其焊縫界面容易出現(xiàn)微小的未焊合甚至貼合型缺陷，此類缺陷采用常規(guī)方法難以發(fā)現(xiàn)，往往給實際結(jié)構(gòu)帶來較大的安全隱患，限制了此技術(shù)的進一步應(yīng)用。
　　本文根據(jù)擴散焊連接的特點，采用添加阻焊劑及偏離正常參數(shù)焊接的方法，制作了含有不同尺寸、形狀人工缺陷的鈦合金擴散焊連接試樣。采用常規(guī)的超聲C掃描技術(shù)對其進行檢測，研究了缺陷尺

2、寸、缺陷形狀、步進長度和探頭聲場對檢測能力的影響，最后通過破壞性測試結(jié)果對其進行了驗證。試驗結(jié)果表明：采用常規(guī)的超聲C掃描方法可檢測出擴散焊接頭中的宏觀缺陷，隨著缺陷尺寸減小，其檢測難度增加。相同條件下線形缺陷回波幅度要高于圓形缺陷和方形缺陷，因而更易被檢出。掃描步長越小，檢測圖像越清晰，但檢測效率也越低，實際檢測中應(yīng)二者兼顧，選擇的步長應(yīng)不大于最小檢出缺陷尺寸。單純提高檢測頻率并不一定能提高缺陷檢測能力，探頭焦點尺寸越小，檢測靈敏度越

3、好，更有利于小缺陷的檢出但是檢測速度會降低。
　　為在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步提高擴散焊界面內(nèi)微小缺陷的檢測能力，本文設(shè)計了兩種非線性超聲檢測方案：雙探頭法和雙晶片法。雙探頭法采用已有的中心頻率分別為10MHz和20MHz的聚焦探頭，以傾斜角度發(fā)射-接收超聲信號。雙晶片法則分別制作了頻率為2.5MHz/5MHz和5MHz/10MHz的倍頻雙晶聚焦探頭。信號激勵采用原有系統(tǒng)小振幅激勵和非線性超聲系統(tǒng)有限振幅激勵兩種方式，同時采用MATLAB

4、編寫了用于非線性參數(shù)提取的信號處理程序應(yīng)用于被測工件的非線性成像。實驗結(jié)果表明，采用雙探頭方案可得到較清晰的非線性成像結(jié)果，當缺陷尺寸較大時，缺陷中心區(qū)域非線性系數(shù)較低，而其邊緣較高。隨著缺陷尺寸減小，整個未焊合區(qū)域非線性參數(shù)升高。對于本文制作的雙晶探頭，采用小振幅激勵進行檢測時，其表面盲區(qū)較大，難以實現(xiàn)薄板焊縫的檢測，而將RITEC非線性超聲設(shè)備與原C掃描系統(tǒng)結(jié)合起來構(gòu)成新的非線性超聲成像系統(tǒng)，通過有限振幅波對所制作的雙晶探頭進行激勵