CN104297342A - 一种发动机空气导管电子束焊缝的超声波检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种发动机空气导管电子束焊缝的超声波检测方法，首先制备超声波检测用对比试块，对比试块内焊缝部位的尺寸与空气导管对应焊缝部位的尺寸相同，且对比试块上加工有平底孔作为人工缺陷；其次采用超声波检测设备检测对比试块，将对比试块中人工缺陷反射回波达到最高，调节超声波检测设备增益，将对比试块中人工缺陷部位的底波调至荧光屏满刻度的20％，并记录相应增益值；最后将超声波检测设备增益降低所记录的增益值，并检测空气导管的相应焊缝部位，若某处底波降低至荧光屏满刻度的10％以下，则认为该处存在超标缺陷。本发明相比于常规的缺陷波高法，检测结果准确可靠，尤其是对于这种小尺寸的截面，在高灵敏度下检测具有较好的信噪比。

Description

一种发动机空气导管电子束焊缝的超声波检测方法

技术领域

本发明涉及超声波检测技术领域，具体为一种发动机空气导管电子束焊缝的超声波检测方法。

背景技术

目前，某机空气导管在外场使用中质量问题频发，主要原因为导管内部焊缝开裂，作为某发动机重要组件之一，空气导管是由多个部件采用电子束焊拼接而成，其中导管的焊缝为小尺寸搭接焊缝，结合面宽度不超过2mm，要求焊缝处不允许出现分层和开裂等缺陷，焊缝结构如附图所示，其中图1为凸台焊缝结构，图2为大端焊缝结构。

由于焊缝的搭接面方向平行于导管的表面，故导管的焊缝处容易产生与表面平行的面积型缺陷，如分层和开裂等情况，如果在制造阶段没有合适的无损检测手段来保证焊缝质量，则投入使用后会存在极大的安全隐患。

常规的焊缝结构通常是采用X射线检测来保证产品内部质量，但该空气导管焊缝中缺陷通常为面积型缺陷，而X射线检测对面积型缺陷极不敏感，因此常规的方法无法保证内部检测质量，必须研究合适的无损检测方法来保证导管的检测质量。

发明内容

本发明创造的目的是提供一种新的检测方法，以发现此类空气导管电子束搭接焊缝的内部缺陷。从零件的结构分析，需检测的焊缝区域属于多层结构的内腔，内部缺陷为面积型，因此适宜采用超声波检测，但受焊缝尺寸较小的限制，在高灵敏度的检测条件下信噪比通常偏低，因此，需要突破常规超声检测方法防止漏检和错检的发生。

本发明的技术方案为：

所述一种发动机空气导管电子束焊缝的超声波检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：制作超声波检测用对比试块，所述对比试块分为凸台焊缝对比试块和大端焊缝对比试块，对比试块内焊缝部位的尺寸与空气导管对应焊缝部位的尺寸相同，且在对比试块上加工有平底孔作为人工缺陷，平底孔垂直连通焊缝面，平底孔孔径为设计要求的焊缝部位允许最大缺陷尺寸；

步骤2：将空气导管装夹在检测工装上，所述检测工装分为大端固定工装和小端固定工装，大端固定工装的内孔结构与空气导管大端焊缝所在部位的外圆曲率半径相同，小端固定工装的内孔结构与空气导管小端焊缝所在部位的外圆曲率半径相同；

步骤3：对装夹好的空气导管的凸台焊缝和大端焊缝部位分别采用以下步骤进行检测：

步骤3.1：采用超声波检测设备检测对比试块，将对比试块中人工缺陷反射回波达到最高，调节超声波检测设备增益，将对比试块中人工缺陷部位的底波调至荧光屏满刻度的20％，并记录相应增益值；

步骤3.2：将超声波检测设备的增益值在步骤3.1记录的数值基础上降低某一分贝值，该分贝值为设计要求的焊缝部位允许最大缺陷对应的分贝值；而后采用增益调整后的超声波检测设备检测装夹好的空气导管的相应焊缝部位，若某处底波降低至荧光屏满刻度的10％以下，则认为该处存在超标缺陷。

有益效果

本发明创造的优点是：采用这种底波监控的方法对该空气导管电子束焊缝进行检测，相比于常规的缺陷波高法(即按照实际缺陷的反射信号强弱进行评定)，检测结果准确可靠，重复性较好，尤其是对于这种小尺寸的截面，在高灵敏度下检测具有较好的信噪比，能够避免将一些干扰信号错认为缺陷信号进行评定，且操作方便检测效率高，能够满足实际生产需求。其次，相比常规的缺陷波高法，该方法在检测时不受缺陷取向的影响，在不损伤零件的前提下，能够保证焊缝中各个方向的裂纹或其他分层类缺陷的检出，这样就能极大的保证发动机服役的安全性，消除安全隐患。

附图说明

图1：凸台焊缝结构；

图2：大端焊缝结构；

图3：凸台焊缝对比试块；

图4：大端焊缝对比试块；

图5：空气导管装夹示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

通过对发动机空气导管结构分析，需检测的焊缝区域属于多层结构的内腔，内部缺陷为面积型，因此适宜采用超声波检测，但受焊缝尺寸较小的限制，在高灵敏度的检测条件下信噪比通常偏低，因此，采用以下方法进行检测，以防止漏检和错检的发生。

步骤1：为确定实际检测的灵敏度，需要制作超声波检测用对比试块，用以调节仪器和评定缺陷。由于需进行超声检测的焊缝主要为两类，一类为凸台焊缝，一类为大端焊缝，所以对比试块也分为凸台焊缝对比试块和大端焊缝对比试块，对比试块结构如附图所示，图3和图4分别为检测凸台和大端焊缝所做对比试块，为较好的模拟焊缝结构区域，对比试块内焊缝部位的尺寸与空气导管对应焊缝部位的尺寸相同。

同时，为模拟空气导管焊缝内部缺陷，保证有充足的检测灵敏度以发现焊缝开裂情况，需要在焊缝检测面所在位置加工特定尺寸的人工缺陷。本实施例中，焊缝允许的最大缺陷为Φ1.2-6dB，所以在对比试块内加工孔径为Φ1.2mm的平底孔，如图3和图4中加粗黑线所示，平底孔垂直连通焊缝面。

步骤2：将空气导管装夹在检测工装上。由于空气导管两端头凹凸不平，进行超声波检测时无法进行装卡，因此，检测工装分为大端固定工装和小端固定工装，所述大端固定工装的内孔结构与空气导管大端焊缝所在部位的外圆曲率半径相同，小端固定工装的内孔结构与空气导管小端焊缝所在部位的外圆曲率半径相同，以保证安装后良好的水平度。同时工装安装之后大端和小端外圆应具有相同的曲率半径，以满足零件两端头的装卡，保证超声检测的顺利进行。工装安装后的结构如图5所示，其中阴影部分为检测工装。

步骤3：根据波动特性，在实际检测时，若焊缝某处出现超标缺陷，则该处的底波应降低，缺陷越大则底波降低越明显，底波的降低幅度与缺陷大小存在对应反比关系，通过这种底波监控的方法，便可以进行缺陷检测与评定。基于此原理，对于装夹好的空气导管的凸台焊缝和大端焊缝部位分别采用以下步骤进行检测：

步骤3.1：采用超声波检测设备检测对比试块，将对比试块中人工缺陷反射回波达到最高，调节超声波检测设备增益，将对比试块中人工缺陷部位的底波调至荧光屏满刻度的20％，并记录相应增益值；

步骤3.2：将超声波检测设备的增益值在步骤3.1记录的数值基础上降低某一分贝值，该分贝值为设计要求的焊缝部位允许最大缺陷对应的分贝值，本实施例中即为6dB；而后采用增益调整后的超声波检测设备检测装夹好的空气导管的相应焊缝部位，根据底波监控原理，若某处底波降低至荧光屏满刻度的10％以下，则认为该处存在超标缺陷。

Claims (1)

1.一种发动机空气导管电子束焊缝的超声波检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：制作超声波检测用对比试块，所述对比试块分为凸台焊缝对比试块和大端焊缝对比试块，对比试块内焊缝部位的尺寸与空气导管对应焊缝部位的尺寸相同，且在对比试块上加工有平底孔作为人工缺陷，平底孔垂直连通焊缝面，平底孔孔径为设计要求的焊缝部位允许最大缺陷尺寸；

步骤2：将空气导管装夹在检测工装上，所述检测工装分为大端固定工装和小端固定工装，大端固定工装的内孔结构与空气导管大端焊缝所在部位的外圆曲率半径相同，小端固定工装的内孔结构与空气导管小端焊缝所在部位的外圆曲率半径相同；

步骤3：对装夹好的空气导管的凸台焊缝和大端焊缝部位分别采用以下步骤进行检测：

步骤3.1：采用超声波检测设备检测对比试块，将对比试块中人工缺陷反射回波达到最高，调节超声波检测设备增益，将对比试块中人工缺陷部位的底波调至荧光屏满刻度的20％，并记录相应增益值；

步骤3.2：将超声波检测设备的增益值在步骤3.1记录的数值基础上降低某一分贝值，该分贝值为设计要求的焊缝部位允许最大缺陷对应的分贝值；而后采用增益调整后的超声波检测设备检测装夹好的空气导管的相应焊缝部位，若某处底波降低至荧光屏满刻度的10％以下，则认为该处存在超标缺陷。