CN108896586A - 对接接头焊件中缺陷的空间定位方法及对接接头焊件 - Google Patents

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赵洪枫
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Abstract

本发明公开了一种对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，该方法能够实现焊缝区域内缺陷的空间定位，首先，平板对接接头焊件添加了辅助块，将其转换成T形接头；其次，根据添加辅助块的对接接头焊件左右旋转后获得的X射线检测图像中各部分之间的几何关系，创建了缺陷深度和偏移量计算的数学模型；然后，根据缺陷深度和偏移量计算的数学模型能够确定缺陷的深度和偏移量；最后，缺陷沿焊缝长度方向的分布能够通过缺陷分割、缺陷细化后确定，从而可实现对接接头焊件中缺陷的空间定位。本发明拓展了可实现缺陷空间定位的焊接接头的类型，甚至可推广至普通的平板结构，具有较好的工程应用前景。

Description

对接接头焊件中缺陷的空间定位方法及对接接头焊件
技术领域
本发明涉及一种对接接头焊件中缺陷的空间定位方法及对接接头焊件。
背景技术
在焊接接头中对接接头应用最广泛，采用借助铅标记点(可使用单标记点和双标记点)的双重曝光法和旋转视差法均可实现平板对接结构中单个缺陷的深度定位，但上述方法采用手工操作，检测效率低，定位精度受多个测量因素的影响，误差传递大，仅可实现平板对接结构中单个缺陷的深度定位，无法实现其内部批量缺陷的深度定位，且无法实现缺陷空间位置数据的计算机处理和自动提取。
已开展了T形接头中批量缺陷的空间位置定位研究，并实现了其内部缺陷的空间定位及可视化。
但对于对接接头焊件中批量缺陷的空间定位尚未实现(平板对接接头焊件见图1)。
因此发明一种对接接头焊件中缺陷的空间定位方法有着极为重要的现实意义和实际应用意义。发明对接接头焊件中缺陷的空间定位方法拓展了可实现缺陷空间定位的焊接接头的类型，甚至可推广至普通的平板结构，具有较好的工程应用前景。
发明内容
本发明提供一种对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，拓展了可实现缺陷空间定位的焊接接头的类型，甚至可推广至普通的平板结构，具有较好的工程应用前景。
本发明按以下技术方案实现：
对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，该方法能够实现焊缝区域内缺陷的空间定位，具体步骤如下：
1)平板对接接头焊件添加了辅助块，将其转换成T形接头；
2)根据添加辅助块的对接接头焊件左右旋转后获得的X射线检测图像中各部分之间的几何关系，创建了缺陷深度和偏移量计算的数学模型；
3)根据缺陷深度和偏移量计算的数学模型能够确定缺陷的深度和偏移量；
4)而后缺陷沿焊缝长度方向的分布能够通过缺陷分割、缺陷细化后确定，从而可实现对接接头焊件中缺陷的空间定位。
进一步，所述辅助块内外部无缺陷，且为立方体，其材质为平板对接接头焊件的材质一致。
进一步，所述辅助块与平板对接接头焊件的底面采用多处点固焊点连接，该点固焊点仅起连接作用。
进一步，所述辅助块的宽度在平板对接接头焊件厚度的5倍以上；辅助块的高度在平板对接接头焊件宽度的1.5倍以上；辅助块的长度与平板对接接头焊件的长度相同。
进一步，缺陷深度计算的数学模型：
缺陷偏移量计算的数学模型如下：
x＝(dl-dr)/2sinα；
式中h—通过公式计算得出的缺陷到平板对接接头焊件表面(余高侧)的距离，即缺陷深度；
dl—对接接头焊件右转时缺陷中心点到X射线穿透焊件最薄处的投影距离；
dr—对接接头焊件左转时缺陷中心点到X射线穿透焊件最薄处的投影距离；
α为对接接头焊件左右旋转的角度；
W—辅助块宽度；
δ—平板对接接头焊件厚度；
x—缺陷偏离焊缝中心线的距离；
当x>0时缺陷位于焊缝中心线的右侧；当x＝0时缺陷位于焊缝中心线上；当x<0时缺陷位于焊缝中心线的左侧。
进一步，当α＝45°时，此时缺陷深度计算的数学模型如下：
偏移量计算的数学模型如下：
进一步，缺陷细化为把分割后的缺陷从周围四个方向不断向内缩减，直至获得缺陷的中心点的方法。
一种对接接头焊件，包括平板对接接头焊件和辅助块；所述辅助块与平板对接接头焊件相焊接成T形接头；所述辅助块与平板对接接头焊件的底面采用多处点固焊点连接，该点固焊点仅起连接作用。所述辅助块内外部无缺陷，且为立方体，其材质为平板对接接头焊件的材质一致。所述辅助块的宽度在平板对接接头焊件厚度的5倍以上；辅助块的高度在平板对接接头焊件宽度的1.5倍以上；辅助块的长度与平板对接接头焊件的长度相同。
本发明有益效果：
采用本发明提出的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法对实际平板对接接头焊件中的缺陷进行了缺陷定位，检测结果表明本发明可实现对接接头焊件中缺陷的空间定位，且定位准确。经破坏性检测验证，缺陷深度和偏移量计算的相对误差不超过5％。该发明也可适用于普通平板结构中缺陷的空间定位。因此该发明适用范围广，鲁棒性强，应用前景广阔。
附图说明
图1为平板对接接头焊件示意图；
图2a为添加辅助块后的对接接头焊件示意图；
图2b为图2a的侧视图；
图3为对接接头焊件中缺陷深度定位数学模型；
图4为对接接头焊件中偏移量数学模型。
图中，1-平板对接接头焊件，2-辅助块，3-点固焊点，4-焊缝。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
为实现对接接头焊件中缺陷的空间定位，需要对平板对接接头焊件1(其上有焊缝4)添加辅助块2，辅助块2内外部无缺陷，类似超声检测用的标准试块，辅助块2为立方体，材质与平板对接接头焊件1的材质一致。
辅助块2与平板对接接头焊件1底面(非余高所在侧)采用六处(左右两侧各三处)点固焊点3连接，该点固焊点3仅起连接作用。
采用X射线检测法对对接接头焊件进行无损检测获取检测图像后，可用磨削工具把各处焊点去除，则平板对接接头焊件1(其上有焊缝4)与辅助块2分离开来，不影响其后续处理与使用(若检测后无超标缺陷，则可正常使用；若检测后有超标缺陷，则需对对接接头焊件进行修补或弃之不用，并可为焊接工艺修订提供有益的参考)。
辅助块2的宽度在平板对接接头焊件1(其上有焊缝4)厚度的5倍以上(且须保证其宽度大于焊缝熔宽)，辅助块2的高度在平板对接接头焊件1宽度的1.5倍以上，辅助块2的长度与平板对接接头焊件1(其上有焊缝4)的长度相同，添加辅助块2的对接接头焊件见图2a、2b。
把平板对接接头焊件1(其上有焊缝4)转换为T形接头后，再对T形的对接接头焊件进行左右旋转(旋转角度均为α)，并获得对接接头焊件左右旋转的X射线检测图像，借助两幅X射线检测图像各部分之间的几何关系可建立缺陷深度和偏移量计算的数学模型，而缺陷沿焊缝长度方向的分布可通过缺陷分割和缺陷细化(把分割后的缺陷从周围四个方向不断向内缩减，直至获得缺陷的中心点的方法称为缺陷细化)的方法确定，从而实现对对接接头焊件中的批量缺陷进行空间定位，即确定缺陷在焊缝中的深度、偏移量和沿焊缝长度方向的分布。
选用射线穿透焊件最薄处为定位特征点，发明人已对缺陷深度及偏移量计算的公式进行了推导。图3和图4分别为缺陷深度和偏移量数学模型建立的示意图。
根据图示几何关系可得出如下的缺陷深度计算的数学模型：
缺陷偏移量计算的数学模型如下：
x＝(dl-dr)/2sinα (2)
当α＝45°时为特例，此时缺陷深度计算的数学模型如下：
偏移量计算的数学模型如下：
式中h—通过公式计算得出的缺陷到对接接头焊件表面(余高侧)的距离(mm)，即缺陷深度；
dl—对接接头焊件右转时缺陷中心点到X射线穿透焊件最薄处的投影距离(mm)；
dr—对接接头焊件左转时缺陷中心点到X射线穿透焊件最薄处的投影距离(mm)；
α为对接接头焊件左右旋转的角度；
W—辅助块宽度(mm)；
δ—平板对接接头焊件厚度(mm)；
x—缺陷偏离焊缝中心线的距离(mm)。
当x>0时缺陷位于焊缝中心线的右侧；当x＝0时缺陷位于焊缝中心线上；当x<0时缺陷位于焊缝中心线的左侧。
进一步，对于某一添加辅助块2的对接接头焊件，其辅助块2的宽度W、平板对接接头焊件1的厚度δ可提前测量得出，且为固定值；旋转角度可提前确定；而dl和dr两个投影距离可通过对添加辅助块的对接接头焊件左右旋转后获得的X射线检测图像进行缺陷分割和缺陷细化获得；dl和dr确定后可直接根据公式(2)得到偏移量x的值；把上述已获得的参数带入公式(1)可确定缺陷深度。
采用本发明提出的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法对实际平板对接接头焊件中的缺陷进行了缺陷定位，检测结果表明本发明可实现对接接头焊件中缺陷的空间定位，且定位准确。经破坏性检测验证，缺陷深度和偏移量计算的相对误差不超过5％。该发明也可适用于普通平板结构中缺陷的空间定位。因此该发明适用范围广，鲁棒性强，应用前景广阔。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于，该方法能够实现焊缝区域内缺陷的空间定位，具体步骤如下：
1)平板对接接头焊件添加了辅助块，将其转换成T形接头；
2)根据添加辅助块的对接接头焊件左右旋转后获得的X射线检测图像中各部分之间的几何关系，创建了缺陷深度和偏移量计算的数学模型；
3)根据缺陷深度和偏移量计算的数学模型能够确定缺陷的深度和偏移量；
4)而后缺陷沿焊缝长度方向的分布能够通过缺陷分割、缺陷细化后确定，从而可实现对接接头焊件中缺陷的空间定位。
2.根据权利要求1所述的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于：所述辅助块内外部无缺陷，且为立方体，其材质为平板对接接头焊件的材质一致。
3.根据权利要求1所述的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于：所述辅助块与平板对接接头焊件的底面采用多处点固焊点连接，该点固焊点仅起连接作用。
4.根据权利要求1所述的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于：所述辅助块的宽度在平板对接接头焊件厚度的5倍以上；
辅助块的高度在平板对接接头焊件宽度的1.5倍以上；
辅助块的长度与平板对接接头焊件的长度相同。
5.根据权利要求1所述的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于，缺陷深度计算的数学模型：
缺陷偏移量计算的数学模型如下：
x＝(dl-dr)/2sinα；
式中h—通过公式计算得出的缺陷到平板对接接头焊件的下表面的距离，即缺陷深度；
dl—对接接头焊件右转时缺陷中心点到X射线穿透焊件最薄处的投影距离；
dr—对接接头焊件左转时缺陷中心点到X射线穿透焊件最薄处的投影距离；
α为对接接头焊件左右旋转的角度；
W—辅助块宽度；
δ—平板对接接头焊件厚度；
x—缺陷偏离焊缝中心线的距离；
当x>0时缺陷位于焊缝中心线的右侧；当x＝0时缺陷位于焊缝中心线上；当x<0时缺陷位于焊缝中心线的左侧。
6.根据权利要求5所述的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于：当α＝45°时，此时缺陷深度计算的数学模型如下：
偏移量计算的数学模型如下：
7.根据权利要求1所述的对接接头焊件中缺陷的空间定位方法，其特征在于：缺陷细化为把分割后的缺陷从周围四个方向不断向内缩减，直至获得缺陷的中心点的方法。
8.一种对接接头焊件，其特征在于：包括平板对接接头焊件和辅助块；
所述辅助块与平板对接接头焊件相焊接成T形接头；
所述辅助块与平板对接接头焊件的底面采用多处点固焊点连接，该点固焊点仅起连接作用。
9.根据权利要求8所述的一种对接接头焊件，其特征在于：所述辅助块内外部无缺陷，且为立方体，其材质为平板对接接头焊件的材质一致。
10.根据权利要求8所述的一种对接接头焊件，其特征在于：所述辅助块的宽度在平板对接接头焊件厚度的5倍以上；
辅助块的高度在平板对接接头焊件宽度的1.5倍以上；
辅助块的长度与平板对接接头焊件的长度相同。
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