发明内容
本发明的目的是,为了克服现有的钎焊类零件钎着率检测方法中,当声入射面与钎焊表面存在夹角时检测灵敏度低,或当无合适的声入射面可选时无法检测的不足,提供一种新的钎焊类零件钎着率的超声波水浸检测方法。
本发明的技术方案是,一种钎焊类零件钎着率的超声波水浸C扫描检测方法,包括如下步骤:
第一步:确定对比试块;
选择与待测零件材料、钎焊部分结构相同的另一零件作为对比试块;在该对比试块上制作声反射体,制作声反射体的原则为:如果钎焊面两侧均不为密闭空腔的内壁,且空间足够探头对钎焊表面进行检测,则可选择任一侧进行检测,另一表面做为非检测表面;如果钎焊面一侧存在密闭空腔,则选择该侧作为非检测面;在非检测面上加工孔径为d1,d2,…的通孔后,将含有检测面和非检测面的两部分钎焊在一起形成所述的对比试块;焊接后,通孔的底面形成一个平底孔,即反射体;
第二步:对对比试件上的反射体进行超声波检测;
检测面与钎焊面平行时,则超声波垂直入射于检测面;当检测面与钎焊面不平行时,则在对比试件上选择一个入射面,使得超声波以入射角α入射,通过入射面对声波的反射或折射,反射波或折射波垂直入射在钎焊面上;所述的超声波检测方式为水浸检测;得到反射体的C扫描图像,从图像上得到孔径为d
1,d
2,…的平底通孔相应的孔径测试值
第三步:调整超声波水浸检测参数重复第二步,当所有测量误差的平均值小于10%时,检测精度满足要求,得到相应的超声波水浸检测参数;
第四步:根据第二步得到的入射面和入射角α,以及第三步得到的检测参数对待测零件进行超声波水浸检测,得到钎焊面自然缺陷的C扫描图像,从图像上得到缺陷面积A;
第五步:计算待测零件钎着率
其中A
0为钎焊面的总面积。
本发明的有益效果是:
1)提出通过检测表面对声波的折射、反射后间接垂直入射于钎焊表面的方法,解决了检测表面与钎焊表面存在夹角,现有技术检测灵敏度低、精度差,或者钎焊结构特殊现有检测技术无法检测的技术难题问题。
2)本技术方案通过采用超声波水浸C扫描技术,具有如下优点:一、可根据检测需要灵活调节探头角度从而得到需要的声入射角;其次采用水浸检测可方便使用聚焦探头,提高图像的信噪比;第三,可实现超声波C扫描检测,方便测量缺陷的面积从而可精确测量钎着率。
附图说明
图1是实施例1中真空钎焊零件示意图
图2是实施例1中对比试块以及钎焊面II的超声波检测示意图、平底孔的位置分布
图3是实施例1对比试块中钎焊面II的超声波检测C扫描图象
图4是实施例2待测零件示意及超声波检测及对比试块平底孔分布示意图
图5是实施例2对比试块钎焊面III的超声波C扫描图像
其中1:钎焊面I;2:钎焊面II;3:平底孔;4:声入射面;5:钎焊面II平底孔位置示意;6:钎焊面I平底孔位置示意图;7:实施例1对比试块上的自然缺陷C扫描图像;8:实施例1对比试块上3组共6个平底孔C扫描图像;9:钎焊面III;10:平底孔;11声入射方向
具体实施方式
实施例一:
本实施例中的待测零件如图1所示,该零件包括两个钎焊面1,2;
该钎焊类零件钎着率的超声波水浸检测方法,包括如下步骤:
第一步:确定对比试块;
选择与待测零件材料结构完全相同的的另一零件作为对比试块,参阅图2;由于钎焊面I1和钎焊面II2均存在一侧有密闭空腔的情况,选择该侧作为非检测面;焊接前在钎焊表面1和2的非检测面上各加工孔径为d1=1.1,d2=1.6,d3=3.2的三组,每组两个共六个通孔,通孔之间的距离等间距为25mm,。加工中,由于加工误差的存在,实际侧的的孔径大小与设计的三组孔径大小有微小的不一致,具体数据在下页表中可以见到。将检测面和非检测面进行焊接,为阻止钎料进入孔内,影响反射体的实际尺寸,焊接前在孔的圆周涂敷阻流剂RED STOPOFF CSS156。焊接后,通孔处形成一个平底孔,即反射体。因为平底孔的孔底为一平面,与钎焊表面的缺陷具有可比性。
第二步:对对比试件上的反射体进行超声波水浸检测;
对钎焊面II2,检测面与钎焊面平行,超声波垂直入射于检测面;对于钎焊面I1,检测面与钎焊面不平行,参阅图2,在对比试件上选择一个入射面4,根据折射定律
这里α为入射角度,β为折射角度,c
1为水中纵波声速,c
2为待测零件中的纵波声速,针对本实施例中的待测零件可求得入射角α=6.5°,声波以该入射角入射在入射面4上,通过入射面4对声波的折射后垂直入射在钎焊面II2上;参阅图3,通过水浸C扫描检测,得到钎焊面II 2的C扫描图像,从图像上得到孔径为d
1=0.044in,d
2=0.064in,d
3=0.125in的两组共6个的平底通孔相应的孔径测试值
各2组共6个。同样,得到钎焊面I1的两组共6个的平底通孔相应的孔径测试值
各2组共6个。
第三步:调整超声波水浸检测参数重复第二步,当所有钎焊面的所有测量误差
的各绝对值小于10%时,检测精度满足要求,得到相应的超声波水浸检测参数;
本实施例中的对两个钎焊面的最终测量数据见下表,其中:孔径大小(理论)表示设计的理想孔径,孔径大小d(实际)表示加工通孔后的孔径值,因为每个孔径都加工了两组,所以每个理论孔径对应了两个实际孔径;孔径大小
中H表示轴向测量结果;V表示周向测量结果。
从表中可以看出,两个钎焊面的测量误差平均值都低于10%,检测精度满足要求,两个钎焊面相应的超声波水浸检测参数如下所示:
钎焊面II2的超声波水浸检测参数:
闸门延迟 |
14.2mm |
范围 |
16.7mm |
声束宽度 |
1.5mm |
步进 |
0.2mm |
增益 |
44.4dB |
DAC |
关闭 |
频率 |
10MHz |
声速 |
5850m/s |
模式 |
纵波 |
电压 |
高 |
能量 |
高 |
阻尼 |
50Ohm |
钎焊面I1的超声波水浸检测参数:
闸门延迟 |
0.69in |
范围 |
2.11in |
声束宽度 |
1.5mm |
步进 |
0.2mm |
增益 |
59.6dB |
DAC |
关闭 |
频率 |
10MHz |
声速 |
5850m/s |
模式 |
纵波 |
电压 |
高 |
能量 |
高 |
阻尼 |
50Ohm |
第四步:根据第二步得到的入射面4和入射角α=6.5°,以及第三步得到的检测参数对待测零件的钎焊面I1进行超声波水浸检测,得到钎焊面I1自然缺陷的C扫描图像,从图像上得到自然缺陷面积A1=13580mm2;钎焊面2根据第二步得到的入射面4和入射角0°以及第三步得到的检测参数可得到钎焊面II2的自然缺陷面积A2=18565mm2
第五步:计算待测零件钎着率
其中A
0为钎焊面的总面积。
由于钎焊面I1的总面积为A0=406944mm2,
由于钎焊面II2的总面积为A0=321536mm2,
实施例二:
本实施例中的待测零件如图4所示,其中的钎焊面III9需要检测其钎着率。
该钎焊类零件钎焊面III9钎着率的超声波水浸检测方法,包括如下步骤:
第一步:确定对比试块;
选择与待测零件相同的另一零件作为对比试块,参阅图5;由于钎焊面III9存在一侧有密闭空腔的情况,选择该侧作为非检测面;焊接前在钎焊面III9的非检测面上各加工孔径为d1=1.6mm,d2=3.2mm的四组共8个通孔,每组中两通孔之间的距离为25mm。将检测面和非检测面进行焊接,为阻止钎料进入孔内,影响反射体的实际尺寸,焊接前在孔的圆周涂敷阻流剂Cr2O3。焊接后,通孔处形成一个平底孔,即反射体。因为平底孔的孔底为一平面,与钎焊面的缺陷具有可比性。
第二步:对对比试件上的反射体进行超声波水浸检测;
对钎焊面III9来说,检测面与钎焊面不平行,参阅图5,在对比试件上选择一个入射面4,根据反射射定律
这里α为入射角度,β为反射角,c
1为水中纵波声速,针对本实施例中的待测零件,得入射角α=β=45°,通过入射面4对声波的反射后垂直入射在钎焊面III9上;得到钎焊面III9的水浸C扫描图像,从图像上得到孔径为d
1=1.45mm,d
2=3.18mm的4组共8个平底孔相应的孔径测试值
各4组共8个。
第三步:调整超声波水浸检测参数重复第二步,当钎焊面III9上的所有平底孔径测量误差
的各绝对值小于10%时,检测精度满足要求,得到相应的超声波水浸检测参数;
本实施例中对钎焊面III9的最终测量数据见下表,其中:孔径大小(理论)表示设计的理想孔径,孔径大小d(实际)表示加工通孔后实测的孔径值,因为每个孔径都加工了4组,所以每个理论孔径对应了4个实际孔径;孔径大小中H表示轴向测量结果;V表示周向测量结果。
从表中可以看出,钎焊面III9的测量误差平均值低于10%,检测精度满足要求,钎焊面III9相应的超声波水浸检测参数如下所示:
有效声束宽度 |
1.5mm |
步进 |
0.2mm |
增益 |
52.6dB |
DAC |
关闭 |
频率 |
10MHz |
声速 |
5850m/s |
模式 |
纵波 |
电压 |
高 |
能量 |
高 |
阻尼 |
50Ohm |
第四步:根据第二步得到的入射面4和入射角α=45°,以及第三步得到的检测参数对待测零件的钎焊面III9进行超声波水浸检测,得到钎焊面III9的自然缺陷的C扫描图像,从图像上得到自然缺陷面积A3=11643mm2;
第五步:计算待测零件钎着率
其中A
0为钎焊面III9的总面积。
由于钎焊面III9的总面积为A0=384650mm2,