专利名称：搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及搅拌摩擦焊领域，特别是一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块。
背景技术：
搅拌摩擦焊接接头内部质量是制品质量控制重要指标，其采用超声检测方法检测制品内部质量。超声检测设备与探头组合后有较大的灵敏度调试范围，其灵敏度的选取均要根据焊接接头的声传播特性、焊接接头内部缺陷取向、声传播特性、焊接接头厚度和检测要求，选择其对应试块上制作适当类型和尺寸的具有代表性人工反射体，以其在不同深度、不同取向的反射波作为比较的基准，确定搅拌摩擦焊接接头内部质量，探测缺陷大小、位置及种类，同时保证在检测过程中，检测系统的一致性。搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所(The Welding Institute, Cambridge, UK)于1991年发明并进行了世界范围内专利保护的新型固相焊接技术，也是世界焊接技术发展史上自发明到工业应用时间跨度最短和发展最快的一项固相焊接技术。由于在制造成本和焊接质量等方面具有许多优越性，这项技术一直受到宇航制造业的密切关注和支持，并于1996年将搅拌摩擦焊接技术成功应用到宇航领域。与传统的弧焊方法(如GTAW、GMAff等)相比较，搅拌摩擦焊接在轻合金材料的焊接方面具有许多优越性，如无烟尘、无气孔、无飞溅、无需添加焊丝、焊接时不需使用保护气体、焊后接头晶粒细小、残余应力小和变形小等优点，内部质量相对于传统熔化焊接工艺，搅拌摩擦焊接接头虽不存在未熔合、气孔等缺陷，但存在弱结合、界面未焊合等具有紧贴、细微、取向复杂的缺陷，增加了超声检测的难度。目前，国内外搅拌摩擦焊接接头的无损检测技术仍处于缺陷表征与检测方法探索、技术积累阶段，无相关借鉴的标准。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，可以为提供寻找焊接接头超声波能量传播规律和内部缺陷超声波传播特征提供标准，完成搅拌摩擦焊接接头超声检测并对缺陷进行评定。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，两块试块之间具有对接接头或“T”形接头的焊缝，所述的试块和/或焊缝上具有预设的人工缺陷。所述的人工缺陷为纵平底孔、横盲孔、“V”形槽和横通孔。所述的纵平底孔为多个与焊缝垂直，孔底部为平面且与焊缝面平行，并沿焊缝均布的盲孔，每个盲孔具有不同的深度。所述的横盲孔为多个与焊缝平行，埋设高度不同，深度也不同的盲孔。在具有对接接头焊缝的试块的背面设有多个“V”形槽。所述的“V”形槽开口角度为45°或60°，深度为1-2_，长度为10-20_。[0011]在具有“T”形接头焊缝的试块上设有多个横通孔。所述的横通孔为两个，具有相同的埋设高度，两个横通孔的水平间距为搅拌针直径D的4/5，埋设高度为试块主板厚度H的6/5。所述的横通孔为两个，位于焊缝的中心线上，并具有不同的埋设高度，埋设高度分别为试块主板厚度H的4/5和6/5。所述的纵平底孔、横盲孔和横通孔的直径为0. 8mm或者1. 2mm。本实用新型提供的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，由于采用了上述结构，可用于模拟具有已知缺陷的实物来调试搅拌摩擦焊焊接接头超声检测灵敏度，从而可以使检测具有相近尺寸、相近形状的模拟制品。在搅拌摩擦焊焊接接头超声检测中使用的本超声对比试块对检测设备进行调试和校对，不仅可保证检测的灵敏度，同时可保证制品检测质量。本实用新型的设计制作更加符合超声检测原理要求，涵盖了制品不同焊接接头形式的超声传播特征，解决了搅拌摩擦焊接接头超声检测缺乏对比标准的技术难题。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型中实施例1的主视图。图2为图1的A-A剖视图。图3为本实用新型中实施例2的仰视图。图4为本实用新型中实施例2的主视图。图5为本实用新型中实施例3的主视图。图6为图5的B-B剖视图。图7为本实用新型中实施例4的仰视图。图8为本实用新型中实施例5的仰视图。
具体实施方式
一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，两块试块1之间具有对接接头或“T”形接头的焊缝2，所述的试块1和/或焊缝2上具有预设的人工缺陷。所述的人工缺陷为纵平底孔3、横盲孔4、“V”形槽5和横通孔6。焊接接头在制作过程中与被检接头状态一致，采用材料为2A70，焊接后利用垂直入射超声纵波方法对接头内部质量进行检测，接头内部没有高于噪声信号幅度的回波显示，且任何部位由材料引起的底表面反射幅度变化量不超过3dB。经过对搅拌摩擦焊接接头制造工艺的研究和可能产生缺陷的形成机理分析，并对接头内部质量进行统计分析，发现弱结合、未焊合、气孔和夹杂类缺陷出现率高，占产品缺陷的90%以上，其中弱结合、未焊合缺陷对接头性能影响较大，为此模拟此两种缺陷作为搅拌摩擦焊接接头典型缺陷类型。制作试块的母料为2A70锻件，结合锻件的验收标准，保证制品内部质量的一致性，人工缺陷当量大小确定为Φ 0.8mm、Φ 1.2mm 二种，并采用电火花技术加工“V”形槽5，槽口的角度45°，60°，深度为2mm，长度为10mm，用于横波斜探头检测时发现未焊合类缺陷和底面分辨力的评估。[0030]对比试块制作完成后，为保证人工缺陷的长期稳定性，人工缺陷加工完成后用聚四氟乙烯材料将其孔洞密封，防止油等污物进入孔内影响检测结果。同时对非检测面进行了硬化处理。具体结构如下实施例1 如图1、图2中，试块1为对接接头，宽度为80mm，长度为50_200mm，上下表面需加工保证表面粗糙度不大于6.3 μ m，排除超声检测过程中各系统灵敏度误差，本例中的人工缺陷由孔径相同的3个纵平底孔3组成，所述的纵平底孔3为多个与焊缝2垂直，并沿焊缝2均布的盲孔，每个盲孔具有不同的深度。孔的加工深度分别为试块1高度H的1/5，2/5，3/5，共2件，其孔径C分别为Φ 0.8mm，Φ 1. 2mm。加工需要注意的事项是纵平底孔3底部的平面度和与检测面的平行度，纵平底孔3主要指标为平底孔底部的平面度和平行度。实施例2 如图3、图4中，与实施例1不同之处在于，此处的人工缺陷为横盲孔4，所述的横盲孔4为多个与焊缝2平行，埋设高度不同，深度也不同的盲孔，本例中由3个横盲孔4组成，横盲孔4埋设高度分别为试块1高度H的2/5，3/5，4/5，共2件，其孔径C分别为Φ0. 8mm, Φ 1.2mm。加工需要注意横盲孔的轴线与检测面的平行度。实施例3 如图5、图6中，与实施例1不同之处在于，此处的人工缺陷为“V”形槽5，用于横波斜探头检测时发现未焊合类缺陷和底面分辨力的评估。具体是在具有对接接头焊缝2的试块1的背面用电火花加工多个“V”形槽5。“V”形槽5开口角度为45°或60°，深度为l-2mm，长度为 10-20mm。实施例4 如图7中，本例中试块1的接头形式为T型接头，焊接工艺与制品焊接工艺状态一致，上表面和制品表面状态相同，上表面需加工保证表面粗糙度不大于6. 3 μ m，排除超声检测过程中各系统灵敏度误差，本例中的人工缺陷为横通孔6，所述的横通孔6为两个，具有相同的埋设高度，平面位置对称于焊缝中心，两个横通孔6的水平间距为搅拌针直径D的4/5，横通孔6，埋设高度为试块1主板高度H的6/5，共2件，其孔径分别为Φ 0. 8mm,Φ 1. 2mm。实施例5 如图8中，与实施例4不同之处在于，本例中的横通孔6为两个，位于焊缝2的中心线上，并具有不同的埋设高度，埋设高度分别为试块1主板高度H的4/5和6/5，共2件，其孔径分别为Φ0.8mm，Φ 1. 2mm。上述实施例仅用来进一步说明本实用新型搅拌摩擦焊接接头超声对比试块设计制作，但本实用新型并不局限于上述的实施例，凡是依据本实用不同形式搅拌摩擦焊接接头的超声对比试块制作均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于两块试块(1)之间具有对接接头或“T”形接头的焊缝(2)，所述的试块(1)和/或焊缝(2)上具有预设的人工缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的人工缺陷为纵平底孔(3)、横盲孔(4)、“V”形槽(5)和横通孔(6)。
3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的纵平底孔(3)为多个与焊缝(2)垂直，孔底部为平面且与焊缝(2)面平行，并沿焊缝(2)均布的盲孔，每个盲孔具有不同的深度。
4.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的横盲孔(4)为多个与焊缝(2)平行，埋设高度不同，深度也不同的盲孔。
5.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于在具有对接接头焊缝(2)的试块(1)的背面设有多个“V”形槽(5)。
6.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的“V”形槽(5)开口角度为45°或60°，深度为1-2_，长度为10-20_。
7.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于在具有“ T，，形接头焊缝(2 )的试块(1)上设有多个横通孔(6 )。
8.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的横通孔(6)为两个，具有相同的埋设高度，两个横通孔(6)的水平间距为搅拌针直径D的4/5，埋设高度为试块(1)主板厚度H的6/5。
9.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的横通孔(6)为两个，位于焊缝(2)的中心线上，并具有不同的埋设高度，埋设高度分别为试块(1)主板厚度H的4/5和6/5。
10.根据权利要求2、3、4、7、8或9所述的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，其特征在于所述的纵平底孔(3)、横盲孔(4)和横通孔(6)的直径为0. 8mm或者1. 2mm。
专利摘要一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，两块试块之间具有对接或“T”形接头的焊缝，所述的试块和/或焊缝上具有预设的人工缺陷。所述的人工缺陷为纵平底孔、横盲孔、“V”形槽和横通孔。本实用新型提供的一种搅拌摩擦焊接接头超声检测对比试块，由于采用了上述结构，可用于模拟具有已知缺陷的实物来调试搅拌摩擦焊焊接接头超声检测灵敏度，从而可以使检测具有相近尺寸、相近形状的模拟制品。在搅拌摩擦焊焊接接头超声检测中使用的本超声对比试块对检测设备进行调试和校对，不仅可保证检测的灵敏度，同时可保证制品检测质量。本实用新型涵盖了制品不同焊接接头形式的超声传播特征，解决了搅拌摩擦焊接接头超声检测缺乏对比标准的技术难题。
文档编号G01N29/30GK202330369SQ20112045763
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者张亚军, 方文斌, 燕翔, 龚炼红 申请人:国营红阳机械厂