CN101196493B - 一种用于模拟扩散焊界面弱接合缺陷的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于模拟扩散焊界面弱接合缺陷的装置，它涉及一种扩散焊界面缺陷的模拟装置。本发明为解决扩散焊界面弱接合缺陷超声波信号难于获得的问题。本发明的压紧装置(1)由支架(5)、左垫块(6)、右垫块(7)、左压块(8)、右压块(9)和四个紧固螺栓(10)组成，支架3的上端面两侧设有左垫块(6)和右垫块(7)，左垫块(6)的上端设有左压块(8)，右垫块(7)的上端设有右压块(9)，紧固螺栓(10)紧固在支架(5)的螺纹孔(51)内，压紧装置(1)设置在水槽(4)中，探头(3)通过导线(17)与超声波信号采集装置(2)连接，探头(3)的头部设置在压紧装置(1)的上方。本发明通过调节压块的位置、紧固螺栓的拧紧力和垫块的高度，实现不同间隙弱接合缺陷的模拟。

Description

一种用于模拟扩散焊界面弱接合缺陷的装置

技术领域

本发明涉及一种扩散焊界面缺陷的模拟装置。

背景技术

扩散焊是在一定的温度和压力下使待焊表面相互接触，通过微观塑性变形或通过在待焊表面上产生的微量液相而扩大待焊表面的物理接触，然后，经较长时间的原子相互扩散来实现结合的一种焊接方法。由于扩散连接母材不需要熔化，可焊接相互不溶解或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料，并且这种焊接结构具有优良的力学性能和组织结构，因此在航空、航天等先进技术领域的应用越来越广泛。扩散焊接头的质量保证已成为影响该技术发展的重要因素。扩散焊接头的缺陷可以分为两类：宏观缺陷和微观缺陷。宏观缺陷如未焊合，利用超声波技术可以有效地检测出来，而微观缺陷如弱接合，常规的超声波检测技术也无能为力。弱接合缺陷也称之为贴合缺陷，这种缺陷焊接试样的两表面只有紧密的物理接触而无冶金结合，超声波纵波入射到该缺陷时，大部分会通过界面继续向前传播，产生的反射回波十分微弱，检测的难度相当大。对于异种材料扩散焊界面质量检测，由于界面两侧材料声阻抗的差异，焊接良好的界面也会产生反射回波，与弱接合缺陷的反射回波混叠在一起，进一步增加了检测的难度。因此深入研究弱接合缺陷超声波信号的特征对于推动扩散焊的无损检测与评价的研究具有很大的实际意义及理论意义。由于这种缺陷的特点，在实际扩散焊试样中很难模拟制造，或者即使制造出来了，在异种材料扩散焊界面也会和焊接良好界面的反射信号混叠在一起，很难提取到弱接合缺陷的超声波反射信号，从而无法对其性质进行研究。

发明内容

本发明的目的是针对扩散焊界面弱接合缺陷超声波信号难于获得的问题，提供一种用于模拟扩散焊界面弱接合缺陷的装置。

本发明由压紧装置1、超声波信号采集装置2、探头3和水槽4组成，压紧装置1由支架5、左垫块6、右垫块7、左压块8、右压块9和四个紧固螺栓10组成，支架3的上端面两侧分别设有左垫块6和右垫块7，左垫块6的上端设有左压块8，右垫块7的上端设有右压块9，左压块8和右压块9上设有通孔11，紧固螺栓10的螺纹端穿过通孔11紧固在支架5上的螺纹孔51内，压紧装置1设置在水槽4中，探头3的末端通过导线17与超声波信号采集装置2连接，探头3的头部设置在压紧装置1的上方。

本发明的优点是：本发明通过调节压块的位置、紧固螺栓的拧紧力和垫块的高度，实现不同间隙弱接合缺陷的模拟，可以提取到扩散焊界面弱接合缺陷的超声波信号，便于对其性质进行深入研究，为实际扩散焊试样中弱接合缺陷的检测提供技术指导，提高弱接合缺陷的检出率，保证扩散焊接质量，从而推动扩散焊技术的推广和应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是压紧装置1的结构示意图，图3是压紧装置1的结构示意图(左压块8和右压块9上的压头15放置在紧靠扩散焊试样的中心位置，中间仅留出超声波声束16入射的空档)，图4是图2的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式由压紧装置1、超声波信号采集装置2、探头3和水槽4组成，压紧装置1由支架5、左垫块6、右垫块7、左压块8、右压块9和四个紧固螺栓10组成，支架3的上端面两侧分别设有左垫块6和右垫块7，左垫块6的上端设有左压块8，右垫块7的上端设有右压块9，左压块8和右压块9上设有通孔11，紧固螺栓10的螺纹端穿过通孔11紧固在支架5上的螺纹孔51内，紧固螺栓10与左压块8或右压块9之间设有垫片14，压紧装置1设置在水槽4中，探头3的末端通过导线17与超声波信号采集装置2连接，探头3的头部设置在压紧装置1的上方。使用时，参见图1，将待焊接的扩散焊上侧试样12与扩散焊下侧试样13叠放在一起，扩散焊上侧试样12与扩散焊下侧试样13接触的四周缝隙用橡皮泥密封，防止进水。将叠放在一起的两试样放置在支架5上面的中心位置上，将左压块8的右端放置在扩散焊上侧试样12的左端，右压块9的左端放置在扩散焊上侧试样12的右端，拧紧紧固螺栓10，使扩散焊上侧试样12与扩散焊下侧试样13压紧在一起，参见图2，将压紧后的试样与压紧装置1放置在水槽4中，探头3的头部设置在压紧装置1的上方，即扩散焊上侧试样12的上方，调节探头3与扩散焊上侧试样12之间的距离，使探头3的超声波声束16的焦点恰好位于扩散焊上侧试样12与扩散焊下侧试样13的界面处，探头3在x和y方向移动，每隔0.2mm采集一个超声波信号，从而完成弱接合缺陷信号的采集，实现扩散焊界面弱接合缺陷的模拟。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的左压块8和右压块9的下端面设有压头15，压头15将拧紧力转变为向下的压紧力。

本发明模拟扩散焊界面不同间隙的弱接合缺陷的方法如下：

(1).模拟一种贴合的非常紧密的弱接合缺陷：可使用两种方法实现这种缺陷的模拟，参见图3，第一种方法：左压块8和右压块9上的压头15放置在紧靠扩散焊试样的中心位置，中间仅留出超声波声束16入射的空档，压头15施加的力局限于中心区域，使上侧扩散焊试样12与下侧扩散焊试样13紧贴在一起；第二种方法：增加四个紧固螺栓10的拧紧力，使扩散焊上侧试样12与扩散焊下侧试样13的界面产生微观塑性变形，表面上的微观凸起点被挤平，从而达到紧密接触的程度。

(2).模拟两端间隙小，中间间隙大的弱接合缺陷：可使用两种方法实现这种缺陷的模拟，参见图2，第一种方法：左压块8和右压块9上的压头15放置在扩散焊试样的两端，试样的中心位置未受力，使上侧扩散焊试样12与下侧扩散焊试样13之间的间隙沿x轴正方向是由小变大，再由大变小；第二种方法：使左垫块6和右垫块7的高度略低于上侧扩散焊试样12与下侧扩散焊试样13的高度之和，当四个紧固螺栓10拧紧时，产生斜向x轴正方向y轴负方向的压紧力，使上侧扩散焊试样12产生上凸，从而使弱接合缺陷的间隙沿x轴正方向的由小变大，再由大变小。

(3).模拟缺陷间隙沿x轴方向由小逐渐变大的弱接合缺陷。可使用两种方法实现这种缺陷的模拟，参见图4，第一种方法，拧紧第一紧固螺栓10-1和第二紧固螺栓10-2，松开第三紧固螺栓10-3和第四紧固螺栓10-4，或拧紧第三紧固螺栓10-3和第四紧固螺栓10-4，松开第一紧固螺栓10-1和第二紧固螺栓10-2，使缺陷间隙沿x轴的正方向或沿x轴的负方向由小逐渐变大；第二种方法，使第一紧固螺栓10-1和第二紧固螺栓10-2上施加的拧紧力大于第三紧固螺栓10-3和第四紧固螺栓10-4上的拧紧力，或使第三紧固螺栓10-3和第四紧固螺栓10-4上施加的拧紧力大于第一紧固螺栓10-1和第二紧固螺栓10-2上的扭紧力，可实现缺陷间隙沿x轴的正方向或沿x轴的负方向由小逐渐变大。

(4).模拟缺陷间隙沿y轴方向由小逐渐变大的弱接合缺陷。可使用两种方法实现这种缺陷的模拟，参见图4，第一种方法，拧紧拧紧第一紧固螺栓10-1和第三紧固螺栓10-3，松开第二紧固螺栓10-2和第四紧固螺栓10-4，或拧紧第二紧固螺栓10-2和第四紧固螺栓10-4，松开第一紧固螺栓10-1和第三紧固螺栓10-3，使缺陷间隙沿y轴的负方向或沿y轴的正方向由小逐渐变大；第二种方法，使第一紧固螺栓10-1和第三紧固螺栓10-3上施加的拧紧力大于第二紧固螺栓10-2和第四紧固螺栓10-4上的扭紧力，或使第二紧固螺栓10-2和第四紧固螺栓10-4上施加的拧紧力大于第一紧固螺栓10-1和第三紧固螺栓10-3上的拧紧力，可实现缺陷间隙沿y轴的正方向或沿y轴的负方向由小逐渐变大。

Claims (2)

1.一种用于模拟扩散焊界面弱接合缺陷的装置，它由压紧装置(1)、超声波信号采集装置(2)、探头(3)和水槽(4)组成，其特征在于压紧装置(1)由支架(5)、左垫块(6)、右垫块(7)、左压块(8)、右压块(9)和四个紧固螺栓(10)组成，支架(3)的上端面两侧分别设有左垫块(6)和右垫块(7)，左垫块(6)的上端设有左压块(8)，右垫块(7)的上端设有右压块(9)，左压块(8)和右压块(9)上设有通孔(11)，紧固螺栓(10)的螺纹端穿过通孔(11)紧固在支架(5)上的螺纹孔(51)内，压紧装置(1)设置在水槽(4)中，探头(3)的末端通过导线(17)与超声波信号采集装置(2)连接，探头(3)的头部设置在压紧装置(1)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟扩散焊界面弱接合缺陷的装置，其特征在于左压块(8)和右压块(9)的下端面设有压头(15)。

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