一种超声相控阵检测搅拌摩擦焊焊缝的方法
【专利摘要】一种超声相控阵检测搅拌摩擦焊焊缝的方法，它涉及一种焊接结构质量检测【技术领域】。方案一：将聚焦声透镜和相控探头由下至上依次设置于对接焊缝的上方，聚焦声透镜与对接焊缝之间具有水层；利用相控阵探头对焊缝垂直射入进行C扫描；方案二的不同点在于利用相控阵探头对焊缝倾斜射入进行B扫描；方案三的不同点在于利用相控阵探头对焊缝倾斜射入扇形进行B扫描。本发明用于检测搅拌摩擦焊焊缝。
【专利说明】一种超声相控阵检测搅拌摩擦焊焊缝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平板对接焊接焊缝检测方法，具体涉及一种超声相控阵检测搅拌摩擦焊焊缝的方法，属于平板对接焊接结构质量检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]搅拌摩擦焊(简称FSW)已在列车车厢、船舶等结构中获得广泛应用，并被越来越多地应用于长直薄板对接焊。超声相控阵技术可以对其实现快速B扫描检测及C扫描检测，因而被广泛应用于FSW平板对接焊缝的缺陷检测。
[0003]对于厚度较大的搅拌摩擦焊对接搭接板焊缝的检测采用探头垂直放置的方式(参考申请号201310259852.8，名称为线阵列相控阵探头的设计方法)，使声束垂直入射到焊缝中，耦合方式为水浸，可以采用声透镜对声束进行汇聚，当待检测试件较小时可在水槽内进行实验；当待检测试件较大时可采用一种用于超声相控阵快速检测平板对接焊焊缝的行走装置(参考申请号201310409680.8)。
[0004]由于搭接板与对接板相比结构复杂，采用传统检测装置检测效率低，检测方法较为复杂，尤其是结构回波很乱，因此检测具有一定难度。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有方法对接搭接板焊缝进行检测存在检测效率较低，检测灵敏度不高的问题，提供了一种搅拌摩擦焊焊缝的超声相控阵检测方法。
[0006]方案一:方法是通过以下步骤实现的:步骤一、将聚焦声透镜和相控阵探头由下至上依次设置于对接焊缝的上方，聚焦声透镜与对接焊缝之间具有水层；
[0007]步骤二、利用相控阵探头对焊缝进行C扫描:声束聚焦深度t为工件厚度的1/2，设置激发晶片的数量为16，入射角度90°，扫查方向为从I号晶片到64号晶片，单次激发时，相邻的16个晶片瞬间合成一个有效面积为16个晶片尺寸大小的单个虚拟探头并按
1-64号晶片的排列方向往返移动,此时装有相控阵探头的移动机构的移动方向垂直于电子扫查方向并获得一系列连续的B扫描图像，即可形成C扫描图像，直观地从B扫描图像和C扫描图像中获取焊缝是否有缺陷。
[0008]方案二:方法是通过以下步骤实现的:
[0009]步骤一、将楔块和相控阵探头由下至上依次置于对接焊缝的上方，聚焦声透镜与对接焊缝之间具有水层；
[0010]步骤二、利用相控阵探头对焊缝进行B扫描:声束聚焦深度t为工件厚度的1/2，设置激发晶片的数量为16，声束平行倾斜入射到工件中，入射角度20°到60°，扫查方向为从I号晶片到64号晶片，单次激发时，相邻的16个晶片瞬间合成一个有效面积的为16个晶片尺寸大小的虚拟单个探头，并按1-64号晶片的排列方向往返移动，并获得一系列连续的B扫描图像，直观地从B扫描图像中获取焊缝是否有缺陷。
[0011]方案三:方法是通过以下步骤实现的:
[0012]步骤一、将楔块和相控阵探头由下至上依次置于对接焊缝的上方，聚焦声透镜与对接焊缝之间具有水层；
[0013]步骤二、利用相控阵探头对焊缝进行B扫描:声束聚焦深度t为工件厚度的1/2，设置激发晶片的数量为16，晶片的总数量为64，扇扫时，控制声束摆角为30度到60度的扇形区域，声束在扇形区域内不断摆动，扫查时激发的晶片序号不动，该序号为17到32，采样频率为10MHz，遇到缺陷产生回波反射回探头，获得一系列连续的B扫描图像。
[0014]本发明与现有方法相比具有以下有益效果:采用垂直检测时:可以得到整个工件的C扫描图像，检测效率较高，在一副图像中即可实现整个工件缺陷的检测。缺陷可以检测出0.5mm直径裂纹。
[0015]采用斜入射时，相比于传统检测方法和垂直检测检测方式，检测灵敏度较高，对于垂直于上表面的裂纹等缺陷有较高的检出率。可以检测出，0.3_直径裂纹。截面检测范围相比于扇形入射更大。
[0016]采用扇形入射类似于斜入射，但是其灵敏度比斜入射还要高(可以检测出0.2mm以上直径裂纹)。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的方案一的检测示意图，图2是本发明的方案一声束控制图，图3是方案二的检测示意图，图4是本发明的方案二声束控制图，图5是方案三的检测示意图，图6是方案三的声束控制图。图7方案一获得的焊缝缺陷C扫描图像，图8是方案二获得的焊缝缺陷B扫描图像，图9是方案三获得的焊缝缺陷B扫描图像
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式方法是通过以下步骤实现的:
[0019]步骤一、将聚焦声透镜2和相控阵探头I由下至上依次设置于对接焊缝3的上方，聚焦声透镜2与对接焊缝3之间具有水层4 ；
[0020]步骤二、利用相控阵探头I对焊缝3进行C扫描:声束聚焦深度t为工件5厚度的1/2，设置激发晶片7的数量为16，入射角度90°，扫查方向为从I号晶片到64号晶片，单次激发时，相邻的16个晶片瞬间合成一个有效面积为16个晶片尺寸大小的单个虚拟探头并按1-64号晶片的排列方向往返移动，此时装有相控阵探头I的移动机构的移动方向垂直于电子扫查方向并获得一系列连续的B扫描图像，即可形成C扫描图像，直观地从B扫描图像和C扫描图像中获取焊缝是否有缺陷。
[0021]装有相控阵探头I的移动机构为2013年12月11日，
【发明者】刚铁, 王常玺, 王龙, 冯伟, 张佳莹 申请人:哈尔滨工业大学