一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置

本发明涉及板翅式换热器检测领域，特别是涉及一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置。

背景技术：

1、轻质、高强、耐蚀的钛合金板翅式换热器是高端装备动力与环控系统的关键组件。近年来，我国空天、潜艇、航母等高端装备对高效钛合金板翅式换热器的制造提出了迫切需求。钎焊作为钛合金板翅式换热器制造流程中最重要的一环，其质量往往决定了板翅式换热器的力学性能和使用寿命。然而，由于钛合金材料强度高、加工难度大，以及真空钎焊工艺复杂等因素，导致产品制造过程中易出现变形、残余应力、焊接缺陷等问题，严重影响产品的质量和性能。为确保钛合金真空钎焊板翅式换热器的质量和性能符合服役要求，并进一步提高生产效率和产品可靠性，亟待开发一种面向该换热器的检测方法和装置。

2、针对钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置应满足以下要求：(1)非破坏性：能够在不破坏换热器结构的前提下完成检测；(2)准确性：能够准确检测换热器的缺陷和故障，并提供可靠的测试结果；(3)高效性：可实现快速、高效的检测过程，提高检测效率；(4)全面性：覆盖换热器的各个关键区域和性能指标，包括翅片间距、焊缝质量、板和翅片的连续性等；(5)可靠性：应确保长时间工作的准确性和可靠性；(6)自动化：需要具备一定的自动化功能，能够自动收集、处理和分析检测数据，并提供可视化的结果展示和报告生成。目前尚未有针对钛合金真空钎焊板翅式换热器的专用检测装置和评价标准，因此相关领域需要进一步进行研究和开发。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置。该装置主要包括板翅式换热器专用检测装置和控制系统；其中，板翅式换热器专用检测装置用于检测真空钎焊板翅式换热器的焊接变形、残余应力及缺陷；控制系统连接板翅式换热器专用检测装置，用于控制检测系统的运行。该装置采用三维扫描仪进行板翅式换热器的变形检测，利用x射线检测仪对换热器进行残余应力检测，同时结合视觉传感器和图像处理技术对焊接缺陷进行分析和判断。此外，建立基于知识库的数据追溯系统和面向板翅式换热器服役性能的评价标准，以便追溯工艺参数对产品质量的影响。经知识库分析，调整板翅器结构设计和真空钎焊参数以优化换热器的性能。这种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置在确保换热器质量和性能的同时，也提高了生产效率和产品可靠性。

2、为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

3、一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测装置，其特征在于：主要包括板翅式换热器专用检测装置和控制系统。

4、进一步地，板翅式换热器专用检测装置用于检测真空钎焊板翅式换热器的焊接变形、残余应力及缺陷；该装置为盒型结构，其中长侧设置舱门，内部设置板翅式换热器专用夹持装置，可实现换热器的自动旋转。

5、进一步地，该装置的四侧安装可上下移动的导轨，每条导轨上安装有两个可滑动的卡扣式滑块，便于在导轨上移动和拆卸。滑块上安装有三维扫描仪、x射线检测仪及视觉传感器。

6、进一步地，三维扫描仪、x射线检测仪及视觉传感器将检测数据反馈到控制系统的计算机上，同步在计算机中生成板翅式换热器的模型，获得板翅式换热器在钎焊后存在的焊接缺陷，计算机对模型分析并获得板翅式换热器的变形数据及残余应力。

7、进一步地，控制系统连接板翅式换热器专用检测装置，用于控制检测系统的运行；控制系统的计算机用于重构真空钎焊板翅式换热器结构，通过对比模型及检测数据，获取性能检测数据，并将其保存至知识库中，记录和分析板翅式换热器的制造和检测数据，以便追溯工艺参数对产品质量的影响。

8、更进一步地，三维扫描仪可对板翅式换热器焊接结构的复杂部位进行多角度扫描，将重构模型与初始状态模型进行对比，实现对板翅式换热器焊接结构变形的检测；视觉传感器可获取缺陷特征，基于图像处理算法提取缺陷的特征信息，根据特征信息进行表面缺陷的定位、识别、分级等判别，并基于知识库进行统计、存储、查询等操作，实现缺陷的快速检测。

9、更进一步地，基于板翅式换热器的焊缝数量及焊缝面积较小的条件下，导轨速度和滑块位置可缓慢调整，对其焊缝区域进行精细扫描。

10、更进一步地，面向板翅式换热器的服役需求，以残余应力、变形、缺陷为评价指标，基于层次分析法确定各指标在性能综合评价中的权重，建立板翅式换热器性能评价标准；对比分析评价标准及测试结果，对综合评价结果交叉数据进行误差溯源，为后续板翅式换热器结构设计及钎焊工艺参数提供指导。

11、一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法，可通过如下步骤实现：

12、步骤一，采用目视检测方法对钛合金真空钎焊板翅式换热器外观进行初步检测，确定是否有明显缺陷，若有明显缺陷，基于数据追溯系统对其进行性能溯源，调整钛合金板翅式换热器真空钎焊参数，若无明显缺陷则将其放置于检测装置内，并重点记录微小缺陷的位置；

13、步骤二，利用三维扫描仪、x射线检测仪及视觉传感器对板翅式换热器进行变形、残余应力及缺陷检测，控制系统控制导轨的上下移动位置、速度及滑块的位置，对上述目视检测到的微小缺陷进行多角度扫描；

14、步骤三，三维扫描仪获得数据反馈到计算机中，重构真空钎焊板翅式结构，对比分析重构结构与板翅式换热器原始结构，可以检测出板翅式换热器的形变情况，包括翅片的间距、变形程度等；采用x射线检测仪对换热器进行残余应力检测，通过测量x射线的衍射图样反馈至计算机，分析焊接区域的残余应力情况，以评估焊接质量和材料性能；视觉传感器获取缺陷特征，比如焊缝的裂纹、气孔和未完全熔化等，基于图像处理算法提取缺陷的特征信息，根据特征信息进行表面缺陷的定位及识别，判断缺陷的类型和严重程度。

15、步骤四，将所获得的板翅式换热器的性能检测数据存入至知识库，对比分析检测数据是否符合性能评价标准。

16、步骤五，若检测数据满足性能评价标准，则将板翅式换热器应用于所需型号；若检测数据不满足性能评价标准，经知识库进行数据追溯，并对板翅器结构设计和真空钎焊的参数进行调整。

17、本发明具有的优点和积极效果有：

18、本发明的一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置，通过采用先进的三维扫描仪和x射线检测仪，能够快速而准确地检测板翅式换热器的变形和残余应力。并且结合视觉传感器和图像处理技术，可以对焊接缺陷进行精确分析和判断。通过建立数据追溯系统和面向服务的性能评价标准，可以进行工艺参数优化和结构设计调整，以提高换热器的性能和质量。这种检测方法及装置不仅能够提高生产效率和产品可靠性，也能够保证换热器的质量和性能达到设计要求，为高端装备动力与环控系统的关键部件提供可靠保障。

技术特征：

1.一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测装置，其特征在于：主要包括板翅式换热器专用检测装置(1)和控制系统(2)；

2.根据权利要求1所述的一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测装置，其特征在于：所述三维扫描仪(14)可对板翅式换热器焊接结构的复杂部位进行多角度扫描，将重构模型与初始状态模型进行对比，实现对板翅式换热器焊接结构变形的检测；所述视觉传感器(15)可获取缺陷特征，基于图像处理算法提取缺陷的特征信息，根据特征信息进行表面缺陷的定位、识别、分级等判别，并基于知识库进行统计、存储、查询等操作，实现缺陷的快速检测。

3.根据权利要求1所述的一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测装置，其特征在于：导轨(13)的移动速度和滑块(11)位置可缓慢调整，对其焊缝区域进行精细扫描；面向板翅式换热器的服役需求，以残余应力、变形、缺陷为评价指标，基于层次分析法确定各指标在性能综合评价中的权重，建立板翅式换热器性能评价标准：对比分析评价标准及测试结果，对综合评价结果交叉数据进行误差溯源，为后续板翅式换热器结构设计及钎焊工艺参数提供指导。

4.一种根据权利要求1所述的一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法，其特征在于，采取以下步骤：

技术总结
本专利公开了一种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置。该装置采用三维扫描仪进行板翅式换热器的变形检测，利用X射线检测仪对换热器进行残余应力检测，同时结合视觉传感器和图像处理技术对焊接缺陷进行分析和判断。此外，建立基于知识库的数据追溯系统和面向板翅式换热器服役性能的评价标准，以便追溯工艺参数对产品质量的影响。经知识库分析，调整板翅器结构设计和真空钎焊参数以优化换热器的性能。这种面向钛合金真空钎焊板翅式换热器的检测方法及装置，为高端装备动力与环控系统的关键部件提供可靠保障。

技术研发人员：占小红,李悦,王建峰,马龙飞,刘战
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17