汽車后橋環(huán)焊縫自動(dòng)超聲波探傷系統(tǒng)
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1.1探傷原理
汽車后橋由沖壓成形的半橋殼、后蓋、法蘭盤、半軸套管等幾部分焊接而成。先由兩個(gè)半橋殼對(duì)接形成后橋殼，然后再由后橋殼與半軸套管用環(huán)焊縫焊接成橋殼體，環(huán)焊縫與對(duì)接縱縫成丁字交叉。
后橋材料為20號(hào)鋼，所有焊縫均采用CO2自動(dòng)焊接，環(huán)焊縫為搭接形式（見圖 1），可能出現(xiàn)的缺陷大多為根部未焊透和保護(hù)不當(dāng)引起的氣孔，其中根部未焊透對(duì)疲勞壽命影響最大。由于環(huán)焊縫與對(duì)接縱縫形成丁字形接頭，按照常規(guī)探傷方法，由于縱縫的阻礙引起幾何形狀突變，不利于探頭與工件表面的貼合，在焊縫表面實(shí)施自動(dòng)探傷比較困難。若采用水浸法，則不利于在線連續(xù)生產(chǎn)。由圖1可知，在后橋軸頭套管內(nèi)有一環(huán)形平面，環(huán)的寬度為9 mm，將探頭貼在此環(huán)上，從后橋內(nèi)壁向上發(fā)射超聲波來探測焊縫，若發(fā)射的超聲波包住整個(gè)焊接接頭斷面，旋轉(zhuǎn)后橋且探頭不動(dòng)，則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)超聲波探傷，其原理如圖 1 所示，圖中a,b 和 c點(diǎn)為假設(shè)缺陷處，數(shù)字為超聲波聲軸線投影法確定的缺陷深度(單位為 mm)。
圖 1探傷原理及缺陷回波定位法示意圖
1.2.1K值
由于后橋環(huán)縫位置的幾何形狀和尺寸的限制，滿足自動(dòng)探傷要求的位置狹小，為了保證探傷的可靠性，采用多探頭多方位掃查方式。探頭設(shè)計(jì)成組合探頭形式，后橋頭每邊采用4只探頭，兩邊共8只探頭同時(shí)檢測，每個(gè)組合探頭中的探頭以圓心為對(duì)稱點(diǎn)，相隔90°均布。探頭掃查方向如圖 2 所示，1號(hào)探頭向斜下方掃查焊縫，另外3只探頭從斜上方掃查環(huán)焊縫。兩端的組合探頭呈對(duì)稱布置。斜探頭入射角β由后橋環(huán)縫位置的幾何尺寸確定，其原則是超聲波束要包絡(luò)整個(gè)焊縫斷面，如圖1所示。計(jì)算可得［1］K1,3=1。28，K2,4=2。03。
圖 2探頭布置及掃查方向示意圖
根據(jù)超聲波檢測理論，要減小超聲波通過介質(zhì)時(shí)的衰減和避免林狀回波干擾，應(yīng)采用波長較長的波型和較低頻率的超聲波為宜，要檢測出尺寸很小的缺陷，則希望超聲波波長要短，綜合考慮各方面的因素并經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定f=5 MHz的晶片，以保證較高的探傷靈敏度。
1.3探傷介質(zhì)確定
由于后橋材料為碳鋼，且經(jīng)探傷后要進(jìn)行機(jī)械加工，因此選用20號(hào)機(jī)油作為探傷耦合介質(zhì)，自動(dòng)探傷時(shí)，由油泵均勻連續(xù)地供給機(jī)油介質(zhì)，在組合探頭上設(shè)有出油孔，靠近各個(gè)分探頭，保證在探頭和被測表面之間形成均勻油膜。
評(píng)論