钛合金点焊接头的超声扫描及强度分析

利用超声波C扫描法对1.5mm厚的钛合金板点焊接头进行超声成像检测;分析了不同焊接电流下获得接头的A扫描信号和C扫描图像特征;对接头进行了拉伸-剪切试验,测试了接头的强度。结果表明,通过观察C扫描图像的特征与A扫描信号的变化,能够很好地划分点焊接头的热影响区、熔合区、熔核区以及焊接缺陷;随着焊接电流(7~11.5kA)的逐渐增大,接头熔核直径呈递增趋势,相应的失效载荷均值从8392.8N增加到11553.0N;当电流为11.5kA时,接头出现飞溅,但是由于飞溅并没有与熔核相连,接头的失效载荷与能量吸收值均有所增加。     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及缺陷的金相表征

从接头低倍形貌、各区域微观组织特征以及缺陷特征3个方面对铝合金搅拌摩擦焊接头的金相表征进行了介绍和总结。结果表明:接头低倍形貌有河床型、鼓型以及壶嘴型等3种;接头各区域微观特征可从再结晶和第二相分布两个方面进行分析;洋葱环缺陷实质是大小不等的再结晶晶粒或数量不同的弥散析出相质点交替分布而形成的;Z型线缺陷是原始界面上氧化膜弥散分布而形成的;吻接缺陷和钩状缺陷是一种假性连接缺陷;孔洞和隧道型缺陷主要是由焊接过程中热输入量不够而导致的。     

SUS304不锈钢板点焊接头超声成像及力学性能EI北大核心CSCD

利用超声波水浸聚焦入射法,对1mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测,研究不同焊接工艺参数下接头的C扫描图像特征,检测分析点焊的熔核直径,并对点焊接头进行拉伸-剪切实验。结果表明：超声波水浸聚焦C扫描成像法能够有效检测点焊熔核直径,为4．76～5．25mm,比金相实测值大2．6％～5．3％;随着焊接电流的增加（4-8kA）,接头的失效载荷均值从7116．8N增加到9707．1N,能量吸收均值从66．3J增加到196J,同时反映在C扫描图像上的熔核直径也从4．76mm增加到5．11mm;当焊接电流增加至9kA时,接头的失效载荷均值下降至6799．5N,能量吸收均值下降至41．3J,此时在C扫描图像上反映出飞溅、焊穿等典型的焊接缺陷。     

钛合金扩散焊微小缺陷弱磁检测试验研究

针对60 mm厚钛合金扩散焊中未焊合和紧贴型微小缺陷,提出一种新的钛合金扩散焊弱磁检测方法。利用基于弱磁原理的固相焊缝检测系统采集试件表面弱磁信号,分析扩散焊不同缺陷的磁信号特征。结果表明:弱磁方法可检测出埋深60 mm,厚度0.02 mm未焊合缺陷和直径0.01 mm紧贴型缺陷,可根据表面磁感应强度和磁感应强度梯度信号判断缺陷位置。磁异常幅值、磁异常宽度和基于拉依达准则的磁梯度阈值可作为识别缺陷类型的磁信号特征量,可有效判别出钛合金扩散焊中的未焊合和紧贴型微小缺陷。弱磁检测技术在大厚度钛合金扩散焊微小缺陷的无损评估中具有可行性。     

钢轨气压焊接头光斑缺陷研究

钢轨气压焊接头的典型缺陷是光斑缺陷.遗憾的是,迄今为止还没有深入研究光斑缺陷系统的报道.本工作采用落锤试验、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX),对工地收集的带缺陷气压焊接头和验证试验接头进行了系统分析,研究了钢轨气压焊光斑缺陷的形貌特征和分类,阐述了光斑产生的机理.结果表明,气压焊光斑缺陷依据该部位是否发生了交互结晶的焊接冶金机理,可细分为完全未焊合型和部分焊合型两类.完全未焊合型光斑是待焊面被氧化物、油污、砂粒等污染物重度污染所致,部分焊合型光斑是轻度污染或欠热所致.完全未焊合型光斑缺陷的宏观断口特征为平齐、光亮、光滑(无毛刺感);其微观形貌为形状不一的团絮污染物,或焊前端面处理痕迹,有时有锈蚀斑;金相观察呈微裂纹.部分焊合型光斑缺陷的宏观断口特征是为平齐、发灰、粗糙(有细毛刺感);其微观形貌为细小韧窝与河流花样共存;金相观察呈细小晶粒,无微裂纹.钢轨气压焊接头轨底部位若存在完全未焊合型光斑缺陷,落锤性能将达不到标准要求,因此焊轨过程中应严格控制端面的清洁度.     

粉末高温合金FGH96线性摩擦焊接头组织与力学性能

利用自制的XMH-160型线性摩擦焊机进行了FGH96高温合金的初步焊接实验,分析了接头组织特征,并测试了接头拉伸性能和显微硬度。结果表明:FGH96合金接头焊缝区为细晶区,热力影响区则粗、细晶共存,粗晶主要位于近焊区;接头的抗拉强度接近母材,而韧性较差;显微硬度从焊缝到母材呈现为高低高的变化趋势,热力影响区中部为最低值。除与晶粒尺寸有关外,接头力学性能还与不同区域的强化相含量与分布及晶格畸变程度等因素有关。对于FGH96线性摩擦焊接头,一方面需通过改进焊接工艺来消除焊接界面的孔洞缺陷,另一方面需通过焊后热处理来改善接头的组织及力学性能。     

焊后热处理对奥氏体／珠光体钢接头熔合区断裂形态的影响

利用扫描电镜对比观察了不同碳含量母材的奥氏体（Ａ）／珠光体（Ｐ）异种钢焊接接头熔使区在焊态和焊后热处理后的断口形态与对应的金相组织。发现焊态接头熔合区的断裂形态由滑移变形、浅纫窝和准解理小面组成，崦焊后的热处理接头熔合区的断裂形态为碳化物带＋放射状解理混合花样。在溶合区两侧可看到明显的边界线和脆－韧转变特征，初步讨论了熔合区粘口的形成机理和焊后热处理对它的影响。     

T91钢焊缝及热影响区显微组织图象分析

T91钢具有良好的高温抗氧化性和抗腐蚀性,该钢含8％－9．5％Cr,合金含量复杂,焊接难度大,运用金相显微镜和扫描电镜（SEM）分析了不同爆接工艺条件下T91耐热钢焊缝及热影响区或区域显微组织特征,利用XQF－2000型显微图象分析仪对显微组织中各相的相对含量和奥氏体晶粒度进行了测量,分析了焊接线能量对T91钢焊接接头区组织性能的影响,结果表明,采用多道焊焊接工艺,严格控制焊接线能量在16kJ/cm左右,可以防止T91钢焊缝区奥氏体晶粒粗大,避免在热影响区出现声状铁素体组织,从而保证焊接接头区具有良好的组织性能。     

Ti40阻燃钛合金电子束焊接头组织与力学性能

采用不同工艺参数对2 mm厚Ti40阻燃钛合金进行电子束焊接(EBW),通过金相分析、电子探针(EPMA)、室温拉伸以及显微硬度测试对Ti40阻燃钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,焊缝中分布着晶粒内部有片层状组织析出的β柱状晶和少量等轴β晶粒,熔合线到焊缝中心晶粒逐渐细化,无明显热影响区.接头中易产生气孔、裂纹等缺陷,通过添加直线扫描波形能够有效地控制焊缝气孔缺陷,从而提高接头的强度.添加直线扫描波形电子束焊的Ti40阻燃钛合金的抗拉强度仍可达到917 MPa,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,焊缝区的硬度高于母材,其最大值为376HV.     

铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接接头组织性能研究

目的探究超声振动对铝合金搅拌摩擦焊的作用效果。方法分别采用普通搅拌摩擦焊和超声辅助搅拌摩擦焊方法,对7075铝合金进行焊接试验,并对焊接接头的微观组织、力学性能、断口形貌进行分析。结果普通搅拌摩擦焊焊缝中生成了隧道型缺陷,施加超声振动后,缺陷消失,形成了无缺陷的良好接头,且与普通搅拌摩擦焊相比,超声辅助搅拌摩擦焊焊缝热影响区晶粒长大程度较小,焊核晶粒细化。接头强度明显提高,达到铝合金母材强度的71.5%,接头断裂模式为韧窝和准解理的混合断裂形式。结论超声振动促进了塑性金属的流动,能有效抑制孔洞、隧道型缺陷等的形成,同时超声振动能在提升金属塑性的同时,降低焊缝的热输入。     

Imaging Hilbert-Transformed Ultrasonic Data

Automatic or semiautomatic ultrasonic nondestructive evaluation systems usually scan objects for defects by the B-scan or C-scan method. B-scan or C-scan images are used to evaluate the quality of the object. Complex ultrasonic images can be quickly and easily produced using the Hilbert transform method. Simultaneous real-time displays of the complex and C-scan images is also possible. Some characteristics of the echoes reflected from the defects do not show up clearly in C-scan images but can be easily observed in the complex ultrasonic images. Two specimens, one with a blind hole and the other with 16 blind holes, were scanned. The C-scan image and complex images were displayed simultaneously in order to compare the resolution of the images. The experimental results showed that the attributes of instantaneous amplitude can enhance the weak events, but the resolution of the image is apparently not improved. The advantage of the instantaneous phase and instantaneous frequency attributes are that they are very sensitive to the boundaries of the holes. Though the images may look noisy, they really offer an opportunity to show the holes that C-scan image cannot.     

基于LFM的橡胶脱粘超声检测方法研究

针对SYS510e型空气弹簧底板的金属橡胶粘接结构橡胶脱粘缺陷超声检测难以辨识问题,提出采用改进的线性调频脉冲代替传统窄脉冲作为超声波激励信号,增大超声检测的信号能量和频谱宽度。在宽频带超声检测的基础上,采用小波包-奇异值分解方法解析超声回波在不同粘接状态、不同频率范围的时频能量分布,提取更稳定、一致性更好的橡胶脱粘辨识特征值。根据特征训练BP神经网络对空气弹簧的橡胶脱粘缺陷进行超声C扫描检测。结果显示,基于改进的线性调频脉冲激励的超声检测方法能够准确有效地辨识橡胶脱粘缺陷的位置和轮廓,满足对SYS510e型空气弹簧的超声脱粘检测需求。     

Imaging Hilbert-Transformed Ultrasonic Data

Abstract

Automatic or semiautomatic ultrasonic nondestructive evaluation systems usually scan objects for defects by the B-scan or C-scan method. B-scan or C-scan images are used to evaluate the quality of the object. Complex ultrasonic images can be quickly and easily produced using the Hilbert transform method. Simultaneous real-time displays of the complex and C-scan images is also possible. Some characteristics of the echoes reflected from the defects do not show up clearly in C-scan images but can be easily observed in the complex ultrasonic images.

Two specimens, one with a blind hole and the other with 16 blind holes, were scanned. The C-scan image and complex images were displayed simultaneously in order to compare the resolution of the images. The experimental results showed that the attributes of instantaneous amplitude can enhance the weak events, but the resolution of the image is apparently not improved. The advantage of the instantaneous phase and instantaneous frequency attributes are that they are very sensitive to the boundaries of the holes. Though the images may look noisy, they really offer an opportunity to show the holes that C-scan image cannot.     

铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法研究综述

铝合金搅拌摩擦焊技术广泛运用于航空航天、汽车、船舶等制造领域,在国防工业的发展中扮演着重要角色,而超声波检测技术在对搅拌摩擦焊接头质量评估和控制方面起着不可或缺的作用。综述了铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法。介绍了接头缺陷的复杂多样的特点,分别阐述了超声检测A信号分析,超声C扫检测和超声相控阵检测方法在搅拌摩擦焊缺陷检测的应用,并介绍了3种检测方法检测能力,明确了搅拌摩擦焊缺陷超声检测尚需解决的突出问题并展望了未来研究的发展方向。     

DP590双相钢点焊接头的正交试验及超声检测分析

对DP590双相钢点焊接头进行正交试验,研究不同工艺因素对点焊接头失效载荷和焊核直径的影响,确定最优点焊工艺参数,并探讨点焊接头压痕深度的超声测量方法.采用超声波水浸聚焦入射法对1.5 mm厚的DP590双相钢点焊接头进行超声C扫描,获得接头焊核直径,利用超声A扫信号,计算点焊接头压痕深度,并与实际测量结果对比.研究表明:焊接参数对DP590点焊接头的失效载荷与焊核直径的显著性影响一致,从大到小依次为焊接电流、焊接时间、电极压力;DP590点焊接头最优的焊接工艺参数为:焊接时间70 ms,焊接电流15.0 k A,电极压力6.5 k N,在此参数下接头的抗拉强度为9 521.4 N;超声A扫信号计算得到的点焊接头表面压痕率与实际压痕率的误差在2.5%~9.7%,超声计算所得压痕深度与实际测量压痕率较为接近.     

X70直缝双面埋弧焊钢管接头缺陷分析

采用宏观分析、金相检验以及能谱分析等技术,分析了超声波探伤发现的X70直缝双面埋弧焊钢管接头中超标缺陷的性质及形成原因.结果表明:缺陷位于熔合线处,其颜色及形态在抛光态和侵蚀后发生明显变化,缺陷端部未见开叉,两边界面也未见沿晶或穿晶裂纹;缺陷区域的碳和氧元素含量异常升高;从而确认该缺陷既不是钢板中的夹杂物或焊缝中的固体...     

超声C扫描设备定量评价方法研究

超声C扫描系统在超声成像检测、缺陷识别等无损检测领域获得了广泛应用。但是,对C扫描图像的缺陷进行精确分析和表征一直是超声领域的难点之一。基于超声C扫描缺陷图像,给出了一种结合K-means聚类与Graham算法的图像特征参数定量估计方法,通过定量估计的参数能够有效地评价超声C扫描系统的检测质量。实验结果表明该方法能够有效描述标准圆形人工缺陷区域特征,有利于进一步评价超声C扫描设备。     

基于空耦换能器的碳纤维增强环氧树脂编织复合材料激光超声检测技术

激光超声技术具有无需耦合剂、快速及高分辨等特点,适用于各向异性碳纤维增强树脂编织复合材料的缺陷检测。运用有限元法分析了激励位置和编织结构对激光点源激发超声波信号的影响,获得了弹性波在材料内部的传播规律以及能量分布特征,并采用1 MHz空气耦合换能器搭建了一套小型化、低成本的非接触激光超声C扫描成像系统,开展了斜纹和缎纹碳纤维增强树脂编织复合材料的近表微结构和内部缺陷检测实验。结果表明,基于空气耦合换能器的激光超声成像可以高精度地再现碳纤维增强树脂编织复合材料的近表树脂囊、碳纤维束形状、取向、尺寸及其内部缺陷等空间分布特征,有望为航空复合材料提供一种原位的微结构表征和缺陷检测方法。      

Air-Coupled Ultrasonic Signal Processing Method for Detection of Lamination Defects in Molded Composites

In order to improve signal-to-noise ratio (SNR) of air-coupled ultrasonic signal in the detection of lamination defects in molded composite, the pulse compression and wavelet filtering hybrid signal processing method is proposed. The selection principle of parameters of the hybrid signal processing method is studied. The actual detection results of molded composite show that the hybrid method is very effective in improving the SNR of air-coupled ultrasonic signal when selecting reasonable parameters (The experiment results demonstrate that the optimal parameters are 13-bit Barker code sequences signal with three-cycle per sub-pulse, db9 wavelet, six decomposition levels, and soft threshold function.). An improvement in SNR up to 18.81 dB is attained compared with the original received signal. The quantitative accuracy of defects in C-scan image based on the hybrid method is also very high, and defects as small as \(\emptyset \)5 mm can be easily identified.