CN102095798A - 一种钎焊类零件钎着率的超声波水浸c扫描检测方法 - Google Patents

一种钎焊类零件钎着率的超声波水浸c扫描检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钎焊类零件钎着率的超声波检测方法。该方法首先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已知孔径的平底孔,并选择一定入射面和入射角对对比试件上的平底孔进行超声波检测,得到平底孔相应的孔径测试值,得到满足精度要求时相应的超声波水浸检测参数;采用与对比试件同样的入射面、入射角、超声波检测参数对待测零件进行超声波水浸检测,测得钎焊面缺陷面积,并计算钎着率。本发明的方法通过检测表面对声波的折射、反射后使声波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。

Description

一种钎焊类零件钎着率的超声波水浸C扫描检测方法
技术领域
本发明公开了一种钎焊类零件钎着率的超声波检测方法,属于检测技术领域。
背景技术
对于钎焊类零件钎着率的检测通常采用超声波检测方法,因为钎焊缺陷通常都平行于焊接面并且成面积状,因此将超声波垂直入射于焊接部位,如果存在钎焊缺陷,探头可接收到来自于缺陷的最大的反射波,如果采用超声波水浸C扫描技术,通过电子闸门采集到缺陷信号并以C扫描图象的形式显现出来,在C扫描图象上可测量缺陷的面积即而求得钎着率。但是,当零件焊接面位置与声入射面存在夹角,现有技术是采用声束方向与焊接面成小角度的纵波检测方式,这种方法的不足之处在于检测灵敏度有限,且不能精确计算缺陷的面积,从而无法得到准确的钎着率;或当零件焊接位置特殊时,常规超声波检测技术根本无合适的入射面可选而无法进行检测。
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d1,d2,…的平底通孔相应的孔径测试值
Figure BSA00000336611000011
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
Figure BSA00000336611000022
其中A0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
Figure BSA00000336611000031
这里α为入射角度,β为折射角度,c1为水中纵波声速,c2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d1=0.044in,d2=0.064in,d3=0.125in的两组共6个的平底通孔相应的孔径测试值
Figure BSA00000336611000032
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
Figure BSA00000336611000033
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
Figure BSA00000336611000034
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
Figure BSA00000336611000035
中H表示轴向测量结果;V表示周向测量结果。
Figure BSA00000336611000041
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
Figure BSA00000336611000051
其中A0为钎焊面的总面积。
由于钎焊面I1的总面积为A0=406944mm2
则钎焊面I1的钎着率
Figure BSA00000336611000052
由于钎焊面II2的总面积为A0=321536mm2
则钎焊面II2的钎着率
Figure BSA00000336611000053
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
Figure BSA00000336611000061
这里α为入射角度,β为反射角,c1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d1=1.45mm,d2=3.18mm的4组共8个平底孔相应的孔径测试值
Figure BSA00000336611000062
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
Figure BSA00000336611000063
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。
Figure BSA00000336611000065
Figure BSA00000336611000071
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:
  闸门延迟   1.83mm   范围   2.33mm
  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
Figure BSA00000336611000072
其中A0为钎焊面III9的总面积。
由于钎焊面III9的总面积为A0=384650mm2
则钎焊面III的钎着率
Figure BSA00000336611000073

Claims (3)

1.一种钎焊类零件钎着率的超声波水浸C扫描检测方法,其特征在于,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后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d1,d2,…的平底通孔相应的孔径测试值
Figure FSA00000336610900011
第三步:调整超声波水浸检测参数重复第二步,当检测精度满足要求,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A0为钎焊面的总面积。
2.一种如权利要求1所述的钎焊类零件钎着率的超声波水浸检测方法,其特征在于,
所述的第三步中的检测精度满足要求的判断依据为:所有测量误差
Figure FSA00000336610900013
的平均值小于10%。
3.一种如权利要求1所述的钎焊类零件钎着率的超声波水浸检测方法,其特征在于,
所述的一步中,在非检测面上加工孔径为d1,d2,…的通孔后,在通孔圆周涂敷阻流剂,然后再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。
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