焊接裂紋聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、聲發(fā)射(AE)檢測(cè)技術(shù)正在被越來(lái)越廣泛地用于材料的變形和斷裂行為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析。對(duì)于焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)的焊接接頭裂紋而言,采用先進(jìn)的聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行裂紋檢測(cè)和分析,不僅有助于評(píng)價(jià)焊接結(jié)構(gòu)的完整性和可服役性,同時(shí)也有助于深入研究裂紋的形成和擴(kuò)展機(jī)理。為此,本文在廣泛查閱國(guó)內(nèi)外大量的科技文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了聲發(fā)射技術(shù)基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀,重點(diǎn)討論了影響AE應(yīng)用的各種因素;針對(duì)焊接過(guò)程的特殊性,結(jié)合目前流行的現(xiàn)代虛擬儀器技術(shù),研制開(kāi)發(fā)

2、出一套適合于鐵碳合金材料焊接裂紋監(jiān)測(cè)分析的聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng),并利用該系統(tǒng)對(duì)不同材質(zhì)和不同焊接工藝條件下的焊接接頭的AE信號(hào)進(jìn)行了采集、顯示和分析,初步發(fā)現(xiàn)/證實(shí)了一些對(duì)深入研究焊接裂紋形成機(jī)理具有重要意義的現(xiàn)象和規(guī)律。本測(cè)試系統(tǒng)的硬件部分由聲發(fā)射傳感器、A/D數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)放大與濾波電路和微型計(jì)算機(jī)等部件組成。軟件部分則以美國(guó)國(guó)家儀器實(shí)驗(yàn)室最新推出高效圖形化編程軟件LabVIEW7.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行編程,整個(gè)系統(tǒng)具有分析功能強(qiáng)大、操作方

3、便、兼容性好、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)的重點(diǎn)和特點(diǎn)之一是通過(guò)對(duì)AE信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的噪聲來(lái)源進(jìn)行深入研究,采用了硬件濾波+軟件濾波的方法進(jìn)行去噪處理。基于小波分析理論的變換濾波技術(shù)能同時(shí)利用信號(hào)與噪聲在時(shí)域和頻域內(nèi)的差別,實(shí)現(xiàn)有效的信噪分離,從而獲得較為理想的除噪效果,提高和改進(jìn)AE信號(hào)分析能力,較好地克服了焊接環(huán)境下聲發(fā)射信號(hào)通常受到強(qiáng)噪聲干擾這一難題。通過(guò)對(duì)鑄鐵件和45號(hào)鋼在不同拘束條件下焊接時(shí)焊接接頭的聲發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和對(duì)比分析后發(fā)

4、現(xiàn),所測(cè)得的焊接裂紋聲發(fā)射信號(hào)頻率在110k~200k之間,裂紋聲發(fā)射波形密集程度與裂紋的尺寸大小沒(méi)有直接關(guān)系,而與裂紋源的形成有密切關(guān)系。此外,鑄鐵焊接裂紋與氫致焊接裂紋在聲發(fā)射信號(hào)波形形狀和波形分布上存在著明顯的不同:前者為突發(fā)型信號(hào),后者為持續(xù)型信號(hào);前者具有峰值信號(hào)分散、峰值信號(hào)持續(xù)時(shí)間較短、平均幅值較低的特征,而后者則具有峰值信號(hào)相對(duì)集中、峰值信號(hào)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)和平均幅值較高的特點(diǎn)。本研究還發(fā)現(xiàn),焊接拘束度越大,則氫致焊接裂紋的