鈦合金擴(kuò)散焊接頭貼合型缺陷的非線性超聲檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、擴(kuò)散焊作為一種精密的焊接成型技術(shù)，已成為航空航天、電力電子工業(yè)等領(lǐng)域中必不可少的連接方法。但受焊接工藝、表面狀況等影響，其焊縫界面容易出現(xiàn)微小的未焊合甚至貼合型缺陷，此類缺陷采用常規(guī)方法難以發(fā)現(xiàn)，往往給實(shí)際結(jié)構(gòu)帶來(lái)較大的安全隱患，限制了此技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。
　　本文根據(jù)擴(kuò)散焊連接的特點(diǎn)，采用添加阻焊劑及偏離正常參數(shù)焊接的方法，制作了含有不同尺寸、形狀人工缺陷的鈦合金擴(kuò)散焊連接試樣。采用常規(guī)的超聲C掃描技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，研究了缺陷尺

2、寸、缺陷形狀、步進(jìn)長(zhǎng)度和探頭聲場(chǎng)對(duì)檢測(cè)能力的影響，最后通過破壞性測(cè)試結(jié)果對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用常規(guī)的超聲C掃描方法可檢測(cè)出擴(kuò)散焊接頭中的宏觀缺陷，隨著缺陷尺寸減小，其檢測(cè)難度增加。相同條件下線形缺陷回波幅度要高于圓形缺陷和方形缺陷，因而更易被檢出。掃描步長(zhǎng)越小，檢測(cè)圖像越清晰，但檢測(cè)效率也越低，實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)二者兼顧，選擇的步長(zhǎng)應(yīng)不大于最小檢出缺陷尺寸。單純提高檢測(cè)頻率并不一定能提高缺陷檢測(cè)能力，探頭焦點(diǎn)尺寸越小，檢測(cè)靈敏度越

3、好，更有利于小缺陷的檢出但是檢測(cè)速度會(huì)降低。
　　為在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高擴(kuò)散焊界面內(nèi)微小缺陷的檢測(cè)能力，本文設(shè)計(jì)了兩種非線性超聲檢測(cè)方案：雙探頭法和雙晶片法。雙探頭法采用已有的中心頻率分別為10MHz和20MHz的聚焦探頭，以傾斜角度發(fā)射-接收超聲信號(hào)。雙晶片法則分別制作了頻率為2.5MHz/5MHz和5MHz/10MHz的倍頻雙晶聚焦探頭。信號(hào)激勵(lì)采用原有系統(tǒng)小振幅激勵(lì)和非線性超聲系統(tǒng)有限振幅激勵(lì)兩種方式，同時(shí)采用MATLAB

4、編寫了用于非線性參數(shù)提取的信號(hào)處理程序應(yīng)用于被測(cè)工件的非線性成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用雙探頭方案可得到較清晰的非線性成像結(jié)果，當(dāng)缺陷尺寸較大時(shí)，缺陷中心區(qū)域非線性系數(shù)較低，而其邊緣較高。隨著缺陷尺寸減小，整個(gè)未焊合區(qū)域非線性參數(shù)升高。對(duì)于本文制作的雙晶探頭，采用小振幅激勵(lì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其表面盲區(qū)較大，難以實(shí)現(xiàn)薄板焊縫的檢測(cè)，而將RITEC非線性超聲設(shè)備與原C掃描系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成新的非線性超聲成像系統(tǒng)，通過有限振幅波對(duì)所制作的雙晶探頭進(jìn)行激勵(lì)