角焊缝表面裂纹的涡流热成像检测研究

压力管道中由于部分焊缝结构复杂、所处位置特殊,导致缺陷检测漏检率较大,对压力管道安全运行带来严重隐患.该文采用电涡流热成像技术研究带腐蚀层角焊缝表面裂纹检测的可行性.实验通过对T型角焊缝两道自然裂纹的检测,证明该方法对角焊缝表面裂纹检测有效.为进一步提高涡流热成像技术的检测灵敏度,利用主成分分析算法增强原始图像中的缺陷...     

奥氏体厚壁焊缝超声扫描检测成像

采用自行研制的超声换能器和透声楔块,对99mm厚奥氏体焊缝进行了超声扫描成像检测。为消除透声楔块中超声的散射噪声,将检测信号与楔块中的信号进行了相消处理。利用基于匹配追踪和小波分析的信号处理方法,有效消除了焊缝中粗大晶粒造成的材料噪声信号,提高了厚壁焊缝超声检测的信噪比。基于经过信号预处理的超声扫描信号,生成了焊缝的超声扫描图像,并对图像分辨率、缺陷定位精度进行了分析。结果表明:该方法可检测到焊缝试块中2人工横孔,实现了奥氏体厚壁焊缝缺陷的超声检测成像。     

铁磁性管道腐蚀远场涡流检测性能的改进

远场涡流检测由于信号微弱、探头过长等缺点限制了其进一步应用.本文结合有限元仿真和实验方法,研究了改进远场涡流技术性能的几种方法,即: 采用电磁屏蔽、磁路进行传感器优化设计以缩短探头长度、增大信号强度;改进信号调理电路以提高细微缺陷检出能力;利用同态滤波、小波变换以及误差修正等数字信号处理技术确保检测结果的可靠性.实验结果表明,采用上述方法后系统性能得到很大提高,可以有效检测出管道外壁的细微缺陷.     

远场涡流无损检测系统的DDS信号发生器设计

基于远场涡流无损检测系统的信号频率需要达到可连续调节、极高的频率分辨以及信号稳定的效果,提出了一种新型的直接数字频率合成(DDS)信号发生器设计方案.介绍了DDS的基本原理,并给出了系统的硬件构成、软件流程以及低通滤波电路设计.采用FPGA实现控制了AD9852芯片及其外围电路,使得该信号发生器具有频率精度高、分辨率高、相位连续以及稳定性好的优点,有利于提高远场涡流无损检测的检测效果.     

焊缝余高引起的一种超声检测回波信号的正确辨识

焊缝余高引起的非缺陷回波信号可能会出现在一次波声程以内,影响对缺陷回波信号的正确辨识.分析了一个可疑的回波信号,总结了一种正确辨识缺陷回波信号的方法.结果表明:该焊缝中的反射回波为非主声束轴线入射到内焊缝焊角上的反射回波,而非缺陷回波.当检测过程判断缺陷的信息量少时,发现可疑缺陷后,应首先对回波信息进行正确定位,不能确...     

飞机多层金属板隐藏缺陷远场涡流探头设计及试验研究

由于飞机多层金属板结构厚度大、复杂等特性,现有检测方法无法发现原位内部缺陷,对于多层板金属缺陷的检测一直都是航空无损检测的难题。远场涡流检测技术因打破趋肤效应的限制,涡流能量可穿透较厚的被测试件,对金属板结构中隐藏缺陷的检测具有潜在优势。该文针对飞机多层金属板隐藏裂纹的原位检测,建立多层金属板构件隐藏裂纹平面远场涡流检测有限元仿真模型,研究不同角度、不同深度裂纹检测幅值、相位的变化规律。为验证该仿真模型的正确性,开展远场涡流检测多层金属板的试验。试验结果表明:设计开发的远场涡流探头可检测埋深13 mm的裂纹缺陷,当裂纹倾斜角度为0°时,检测灵敏度最高,当裂纹倾斜角度为90°时,检测灵敏度最低,与仿真结果保持一致,且能够对缺陷进行精准定位,可为飞机多层金属板构件隐藏裂纹的定量检测提供依据。     

铁磁性管道脉冲远场涡流无损检测技术

针对传统正弦激励下的远场涡流技术存在的探头长度较长,无法识别内外壁缺陷的问题,采用脉冲方波作为激励信号,在分析脉冲远场涡流T作原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了脉冲远场涡流的仿真模型,仿真分析了传感器参数和激励脉冲参数对检测信号的影响以及内外壁缺陷的定量检测能力.最后采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验与仿...     

基于希尔伯特-黄变换提取车辆轨道耦合系统时频特性

为研究各种激扰对车辆轨道耦合系统动力学响应时频特性影响,将基于改进经验模态分解（EMD）的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform）应用于车辆轨道耦合动力学振动信号分析中。运用改进EMD方法提取耦合系统振动响应的固有模态函数（IMF）,并对其进行希尔伯特-黄变换,得到振动响应的希尔伯特时频幅值谱和边缘谱。分析表明：希尔伯特-黄变换较傅里叶变换的分辨率与精度高,能有效捕捉车轮缺陷及轨道谐波不平顺激励下车辆轨道耦合系统的调制信号;车体垂向振动加速度随轨道不平顺波长、幅值非线性变化,振动信号的轮周激励成分为调制信号,且随轨道不平顺幅值增大而减小,随轨道不平顺波长增大非线性变化。     

铁磁性平板导体件远场涡流有限元仿真与分析

本文首先分析了平板导体件远场涡流的检测原理,然后采用ANSYS仿真软件建立了适用于平板导体件的远场涡流检测模型。在此基础上,通过提取X向磁场峰值信号的信息（包括峰值幅值和峰值宽度）实现了对铁磁性平板导体件中缺陷的定量检测。仿真结果表明,该模型对平板导体件的上下表面缺陷具有相同的检测灵敏度。     

基于Wigner-Ville分布的焊缝特征导波信号分析方法

超声导波信号的波形具有多模态、波包混叠严重的问题,因此寻找有效的信号分析和模态识别方法成为超声导波焊缝检测技术中的重要研究内容。利用时-频分析方法中的Wigner-Ville分布及其改进方法对实验获得的焊缝特征导波回波信号进行处理,分析各波包对应的导波模态,有效识别缺陷回波信号,提取焊缝的结构和缺陷信息,实现模态分离和缺陷识别。分析结果与焊缝的实际结构和尺寸参数相吻合,该分析方法可为焊缝特征导波信号的分析处理提供现实依据。     

钛/铝异种合金脉冲激光焊接接头裂纹产生机理

目的 对0.8 mm厚的Ti6Al4V钛合金和2 mm厚的AA6060铝合金薄板进行脉冲激光焊接,分析异种轻合金激光焊接裂纹产生的机理及界面结合机理。方法 采用扫描电镜、EDS能谱以及显微硬度计等微观表征分析方法,对焊接接头的形貌特征、成分以及显微硬度进行分析,探索焊接接头处裂纹产生的原因。结果 钛/铝脉冲激光焊接性较差,接头存在严重的裂纹缺陷,裂纹多集中在焊缝与铝母材交界处以及焊缝中心区域位置,主要以热裂纹为主;接头焊缝可能存在大量的Ti-Al金属间化合物以及少量未熔的钛,其界面层主要成分推测为层状TiAl和外层锯齿状的TiAl3;接头整个焊缝区域的平均显微硬度为HV0.1420,其硬度水平远远高于焊缝两侧铝合金母材,也高出钛合金母材很多。结论 钛铝金属间化合物使钛铝焊接接头焊缝区脆性增大,另外接头焊缝区存在较大的组织应力、热应力、拉压应力、拘束应力等复杂应力,致使焊缝内存在较严重的裂纹缺陷。     

厚度为0.05 mm的316不锈钢激光焊接工艺

目的 研究0.05 mm厚不锈钢的最佳激光焊接参数,以便对实际生产进行指导.方法 采用IPG公司的连续光纤激光器对厚度为0.05 mm的316不锈钢进行连续焊接.首先,对焊接夹具的夹持间距进行研究;其次,通过设置焊缝轨迹导出线解决轨迹末尾的弧坑问题;最后,对激光功率、焊接速度及离焦量进行正交试验.结果 当激光功率为70...     

304不锈钢管TIG焊接头凝固行为及热力耦合研究

目的 对2mm厚不锈钢管的焊接工艺参数进行优化,并基于模拟仿真软件对接头的热应力场进行模拟,以解决薄壁管件接头应力测试不方便的问题。方法 以TIG焊对2 mm不锈钢管进行焊接,通过对接头宏观形貌、微观组织、显微硬度等结果进行优化进而得到最佳焊接工艺参数,采用双椭球热源和温度-位移耦合方法结合最优工艺参数进行数值模拟。结果 当焊接电流为150 A、焊接速度为66 cm/min时,焊接接头全部熔透,且正面及背面焊道均匀致密,成形良好。焊缝中心上部区域和下部区域均呈现等轴晶形貌,下部区域尺寸较上部区域尺寸略大,熔合线附近为柱状晶组织。焊接接头显微硬度整体分布呈现U形,其中热影响区显微硬度（197HV）大于焊缝区域硬度（162HV）,熔合线附近显微硬度达到最低值（145HV）。模拟结果显示,在焊接过程中,当纵向残余应力从母材向焊缝中心过渡时,由压应力逐步转化为拉应力;焊缝中心横向应力呈现为压应力,向两侧母材过渡时应力值逐渐趋近于0,径向应力值变化幅度较小,模拟数据变化趋势与实测数据变化趋势接近。     

不锈钢外板对 2219 铝合金拼焊板胀形性能的影响

目的现有2219铝合金板材宽度不能满足大型复杂曲面件整体流体高压成形需要,仍需采用焊接方法制备成形坯料,焊缝的存在导致铝合金拼焊板整体性能不均匀,影响成形性能及壁厚分布。方法提出2219铝合金拼焊板的双层板流体高压成形方法,采用1.8 mm厚铝合金拼焊板作为内层板,1mm厚不锈钢板作为外层板,进行双层板胀形实验研究。对比分析了单层板与双层板条件下2219铝合金拼焊板的成形极限、应变及壁厚分布。结果外层板的存在能够使板材的极限成形高度和极限应变增加,同时使壁厚分布更加均匀。结论双层板之间存在界面摩擦,可以提高内层拼焊板的成形极限、改善壁厚分布。     

LONG LIFE SPECTRUM FATIGUE OF CARBON AND STAINLESS STEEL WELDS

Abstract— Fatigue tests of non-load carrying carbon and stainless steel fillet welds have been performed using spectrum loading typical for rail vehicles. The proportion of spectrum cycles exceeding the constant amplitude fatigue limit ranged between 0.86% and 100% and cycles to failure ranged from 4.2 ± 10⁵ to 2.1 ± 10⁷. For the longest tests, the majority of fatigue damage was contributed by cycles with stress ranges less than the constant amplitude fatigue limit. For the carbon steel welds a significant portion of fatigue damage was produced by cycles with stress ranges less than 50% of the fatigue limit but only a small fraction of damage was produced by cycles of this size for the stainless steel welds. The carbon steel welds had slightly better fatigue strength at lives less than 10⁷ cycles but results suggest that stainless steels may have superior long-life variable amplitude fatigue strength when a greater portion of life is spent in the early stages of crack nucleation and growth.     

Enhancing Probability of Detection and Analysis of Bolt Hole Eddy Current

Fatigue cracks are prone to develop around fasteners found in multi-layer aluminum structures on ageing aircraft such as the CC-130 Hercules and CP-140 Aurora (P-3 Orion). Probability of Detection (POD) studies using eddy current techniques within the bolt holes contribute to risk assessments used in evaluating the serviceability of these aircraft. Improving POD by optimizing the inspection system can reduce the required frequency of inspections, since assurance of detection of smaller crack sizes extends the interval for which growth of cracks to a critical size may occur. In this work signal analysis and POD of laboratory grown fatigue cracks in the corners of bolt holes of 7075-T6 aluminum is examined. A number of parameters that enhance crack detection are identified, including the use of intimate contact probes versus steel sheath (non-contact), higher frequencies and the use of C-Scan display. Results demonstrate better detectability at 1600 kHz, than at the normally used 400 kHz, and enhanced recognition and assurance of identification of peak crack signal for data recorded and displayed in a C-Scan format. Results are compared with a previous POD study, which used current field techniques for detection.     

铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

Welding of aluminum alloy to zinc coated steel by cold metal transfer

Introducing the aluminum alloy into the steel body structure allows the reduction in the vehicle weight and improves the fuel efficiency. However, it is a still great challenge to weld aluminum alloy to steel due to their differences in the physical, mechanical and metallurgical properties. In this study, aluminum alloy 6061-T6 was welded with zinc coated low carbon steel by cold metal transfer (CMT). Effects of the pre-setting gap at the interface of aluminum alloy sheet and steel sheet as well as the offset distance of the electrode torch from the aluminum alloy sheet edge on the weld qualities were investigated. The tensile shear tests were carried out to evaluate the mechanical property of the welds. In addition, optical micrograph, scanning electron microscope (SEM) and Energy Dispersive Spectrometer (EDS) were used to analyze the weld microstructure. Experimental results indicated that the intermetallic layer thickness in the CMT welds was well controlled below the 10 μm, which facilitates the achievement of relatively high weld strength. Furthermore, a pre-setting gap and an appropriate post-weld heat treatment can improve the weld strength. However, the weld strength was decreased by increasing the offset distance of arc torch. In addition, the pre-setting gap also affects the intermetallic layer morphology. The formation of brittle Al_xFe_y could be suppressed by the presence of the remained zinc in the steel side.     

7A52铝合金焊缝应力腐蚀性能研究

本文用20mm厚的7A52铝合金板材,采用钨极氩孤焊接工艺焊接,用慢应变速率实验方法,应变速率为1．58×10^-6s^-1,在3．5％氯化钠溶液和惰性气体中,研究了7A52铝合金焊接接头的应力腐蚀性能。试验结果表明：7A52铝舍金焊缝对应力腐蚀较为敏感,在3．5％氯化钠溶液中应力腐蚀断裂均发生在焊缝熔合线附近区,而在惰性气体中试样断裂发生在焊缝中间部位。     

316L/X65复合管弧焊工艺研究

采用手工钨极氩弧焊和电弧焊实现了316L/X65双合金复合管的对接焊接。为了研究复合管的焊接工艺,对焊接接头进行了硬度、拉伸和冲击测试,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了接头的微观结构和成分特点,并对接头进行了电化学实验。结果表明:复合管焊缝由碳钢层、扩散层、过渡层和不锈钢层组成,碳钢层主要为针状铁素体,扩散层出现了马氏体组织,过渡层和不锈钢层焊缝中铁素体呈骨架或蠕虫状分布在奥氏体晶界;本实验焊接工艺下,覆层未受到碳钢层的稀释,化学成分与母材基本一致,但耐蚀性略有降低;焊接接头各项力学性能良好。