焊縫顯微組織磁光成像檢測(cè)方法.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展與變革，具有高能量密度、成型質(zhì)量好、熱影響區(qū)窄的激光焊接技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，而焊接后材料的質(zhì)量直接決定了焊接的成功與否。焊縫顯微組織的差異一直以來(lái)是焊后質(zhì)量檢測(cè)必不可少的一部分，顯微組織的差異影響著焊后工件的性能：拉伸強(qiáng)度、韌性、斷裂性能等。傳統(tǒng)的顯微組織檢測(cè)方法：金相顯微分析和電子顯微分析需要金相制備而破壞工件的完整性，X-ray顯微分析中的射線對(duì)人體有害，超聲波顯微分析得到的圖像清晰度較差。因此，針對(duì)鐵磁性材料-

2、低碳鋼平板YAG對(duì)接激光焊，研究一種基于磁光成像的顯微組織檢測(cè)新方法。
　　本文通過(guò)磁光成像傳感器來(lái)采集焊縫顯微組織的磁光圖，綜合利用法拉第磁光效應(yīng)中偏振光偏振角與磁化強(qiáng)度的關(guān)系以及鐵磁性材料的磁化特性，得出磁化強(qiáng)度與磁光成像圖中光強(qiáng)的關(guān)系，定性的分析由于焊縫顯微組織分布和類型的不同而導(dǎo)致的磁光成像差異，并與傳統(tǒng)金相顯微組織分析結(jié)合探討磁光成像顯微組織差異檢測(cè)的機(jī)理特性。
　　首先選用剩磁狀態(tài)下的低碳鋼激光堆焊焊件和高強(qiáng)鋼激

3、光對(duì)接焊焊件為研究對(duì)象，探索在剩磁狀態(tài)下焊縫顯微組織磁光成像差異。對(duì)于低碳鋼焊件，利用磁光傳感器采集其焊縫正面以及斷面的磁光圖加以分析，并與焊縫金相顯微組織分析聯(lián)系在一起，得出了焊縫區(qū)域按顯微組織晶粒大小分為焊縫區(qū)（WZ）、熱影響區(qū)（HAZ）、母材區(qū)（BM），并且不同的顯微組織大小其剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度Br不同，而使得磁光圖的光強(qiáng)I分布不一樣，提取的磁光圖灰度值分布也有差異，其主要關(guān)系為：焊縫顯微組織越小，剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，偏振光的偏振角越大，

4、光強(qiáng)越暗。對(duì)于高強(qiáng)鋼焊件，對(duì)采集到的在不同焊接條件下的焊縫磁光圖灰度值分布情況進(jìn)行分析，得出：焊接間隙和焊接速度越小，焊縫熔深越大，材料越難被磁化，剩磁強(qiáng)度越小，磁光圖灰度值越大；并且當(dāng)材料在焊透狀態(tài)時(shí)，剩磁狀態(tài)下的磁光圖灰度值曲線無(wú)焊縫中心線兩側(cè)的過(guò)渡帶。
　　接著選用直流磁場(chǎng)激勵(lì)下的低碳鋼激光對(duì)接焊焊件為研究對(duì)象，探索在直流磁場(chǎng)激勵(lì)下的焊縫顯微組織磁光成像差異。采集焊縫正面和背面的磁光圖，構(gòu)建其磁化的模型，并提取正背面磁光圖感

5、興趣區(qū)域的灰度變化值加以分析得出：焊縫正面磁光圖劃分“WZ”“HAZ”“BM”三個(gè)區(qū)域，同時(shí)焊縫中心線左側(cè)的WZ的亮度要高于HAZ的亮度，右側(cè)焊縫區(qū)域內(nèi)WZ的亮度要高于HAZ的亮度，左右兩側(cè)的BM都介于WZ和HAZ之間；焊縫背面磁光圖分為“空氣間隙”“受熱影響區(qū)域”“母材區(qū)”，且磁光圖的灰度值分布與正面分布相似。
　　最后將顯微組織磁光圖的差異性與焊接狀態(tài)（“未焊透”“過(guò)熔透”“焊透”）聯(lián)系在一起，研究不同焊接狀態(tài)下的磁光圖差異。

6、結(jié)果表明三種狀態(tài)下的焊縫正面磁光圖的灰度值沿焊縫中心線呈“中心對(duì)稱”分布，左側(cè)為“凹坑狀”分布，右側(cè)為“凸起狀”分布，但不同的是中心線相鄰區(qū)域的曲線斜率不一樣。焊縫背面磁光圖“空氣間隙”區(qū)域曲線寬度較窄，并且在不同的焊接狀態(tài)下會(huì)有“拐點(diǎn)”的出現(xiàn)。
　　磁光成像技術(shù)是一種新的顯微組織檢測(cè)方法，能清晰的成像焊縫顯微組織磁光圖，從焊縫磁光圖中不同的顏色分布和灰度值分布，以及磁光圖正面和背面的灰度值分布情況能判別顯微組織的差異和焊件的焊接