焊縫顯微組織磁光成像檢測方法.pdf

1、隨著工業(yè)技術的發(fā)展與變革，具有高能量密度、成型質量好、熱影響區(qū)窄的激光焊接技術得到了廣泛的應用，而焊接后材料的質量直接決定了焊接的成功與否。焊縫顯微組織的差異一直以來是焊后質量檢測必不可少的一部分，顯微組織的差異影響著焊后工件的性能：拉伸強度、韌性、斷裂性能等。傳統(tǒng)的顯微組織檢測方法：金相顯微分析和電子顯微分析需要金相制備而破壞工件的完整性，X-ray顯微分析中的射線對人體有害，超聲波顯微分析得到的圖像清晰度較差。因此，針對鐵磁性材料-

2、低碳鋼平板YAG對接激光焊，研究一種基于磁光成像的顯微組織檢測新方法。
　　本文通過磁光成像傳感器來采集焊縫顯微組織的磁光圖，綜合利用法拉第磁光效應中偏振光偏振角與磁化強度的關系以及鐵磁性材料的磁化特性，得出磁化強度與磁光成像圖中光強的關系，定性的分析由于焊縫顯微組織分布和類型的不同而導致的磁光成像差異，并與傳統(tǒng)金相顯微組織分析結合探討磁光成像顯微組織差異檢測的機理特性。
　　首先選用剩磁狀態(tài)下的低碳鋼激光堆焊焊件和高強鋼激

3、光對接焊焊件為研究對象，探索在剩磁狀態(tài)下焊縫顯微組織磁光成像差異。對于低碳鋼焊件，利用磁光傳感器采集其焊縫正面以及斷面的磁光圖加以分析，并與焊縫金相顯微組織分析聯(lián)系在一起，得出了焊縫區(qū)域按顯微組織晶粒大小分為焊縫區(qū)（WZ）、熱影響區(qū)（HAZ）、母材區(qū)（BM），并且不同的顯微組織大小其剩余磁場強度Br不同，而使得磁光圖的光強I分布不一樣，提取的磁光圖灰度值分布也有差異，其主要關系為：焊縫顯微組織越小，剩余磁場強度越強，偏振光的偏振角越大，

4、光強越暗。對于高強鋼焊件，對采集到的在不同焊接條件下的焊縫磁光圖灰度值分布情況進行分析，得出：焊接間隙和焊接速度越小，焊縫熔深越大，材料越難被磁化，剩磁強度越小，磁光圖灰度值越大；并且當材料在焊透狀態(tài)時，剩磁狀態(tài)下的磁光圖灰度值曲線無焊縫中心線兩側的過渡帶。
　　接著選用直流磁場激勵下的低碳鋼激光對接焊焊件為研究對象，探索在直流磁場激勵下的焊縫顯微組織磁光成像差異。采集焊縫正面和背面的磁光圖，構建其磁化的模型，并提取正背面磁光圖感

5、興趣區(qū)域的灰度變化值加以分析得出：焊縫正面磁光圖劃分“WZ”“HAZ”“BM”三個區(qū)域，同時焊縫中心線左側的WZ的亮度要高于HAZ的亮度，右側焊縫區(qū)域內WZ的亮度要高于HAZ的亮度，左右兩側的BM都介于WZ和HAZ之間；焊縫背面磁光圖分為“空氣間隙”“受熱影響區(qū)域”“母材區(qū)”，且磁光圖的灰度值分布與正面分布相似。
　　最后將顯微組織磁光圖的差異性與焊接狀態(tài)（“未焊透”“過熔透”“焊透”）聯(lián)系在一起，研究不同焊接狀態(tài)下的磁光圖差異。

6、結果表明三種狀態(tài)下的焊縫正面磁光圖的灰度值沿焊縫中心線呈“中心對稱”分布，左側為“凹坑狀”分布，右側為“凸起狀”分布，但不同的是中心線相鄰區(qū)域的曲線斜率不一樣。焊縫背面磁光圖“空氣間隙”區(qū)域曲線寬度較窄，并且在不同的焊接狀態(tài)下會有“拐點”的出現(xiàn)。
　　磁光成像技術是一種新的顯微組織檢測方法，能清晰的成像焊縫顯微組織磁光圖，從焊縫磁光圖中不同的顏色分布和灰度值分布，以及磁光圖正面和背面的灰度值分布情況能判別顯微組織的差異和焊件的焊接