CN108931622A - 一种对异种金属焊接质量测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对异种金属焊接质量测试装置，利用金相组织特征分析仪、能谱分析仪、X射线衍射物相分析仪以及电化学分析仪分别对异种金属焊后接头进行检测，同时，使用图像采集模块采集异种金属焊后接头的图像信息，将使用图像处理模块对采集的图像信息进行图像处理，并将检测结果通过显示单元进行显示，同时通过存储单元进行存储，其中，金相组织特征分析仪的输出端、能谱分析仪的输出端、X射线衍射物相分析仪的输出端以及电化学分析仪的输出端分别与中央处理单元的输入端相连接，显示单元以及存储单元的输入端分别与中央处理单元的输出端相连接。

Description

一种对异种金属焊接质量测试装置
技术领域
本发明涉及金属焊接测试领域，尤其涉及一种对异种金属焊接质量测试装置。
背景技术
随着生产技术的不断改革，制造业对材料性能的要求越来越高，单一的金属或者陶瓷的性能已经满足不了需求，异种金属的连接可以综合多种金属的性能，具有良好的高温强度、耐腐蚀性、低温韧性和耐磨性等，能够很好的满足工程材料的要求，还能节约贵金属，降低生产成本，提高生产效率，具有广大的应用前景，异种金属的焊接是最常用的异种金属连接方法，具有成本低、效率高的特点，但是由于异种金属在组织和性能方面具有较大的差异，普通的焊接方法得到的材料无法满足实际生产的需要，此外，焊接后的异种金属通常在高温高压等恶劣环境下服役，因此，异种金属的焊接接头的组织结构和综合性能是保障材料正常工作的关键。
近年来，异种金属焊接结构失效的情况时有发生，给各国带来了很大的损失，据统计每年由于腐蚀问题造成的经济损失达到了国民生产总值的1%~6%，因此为了保证异种金属焊接材料的正常安全运行，需要对焊接接头的组织结构进行详细的研究，以前的研究主要集中于异种金属焊接接头的宏观性能，对接头的微观组织研究较少，目前的研究开始转向于接头微观组织结构对宏观性能的影响。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明提供一种对异种金属焊接质量测试装置，利用金相组织特征分析仪、能谱分析仪、X射线衍射物相分析仪以及电化学分析仪分别对异种金属焊后接头进行检测，同时，使用图像采集模块采集异种金属焊后接头的图像信息，将使用图像处理模块对采集的图像信息进行图像处理，并将检测结果通过显示单元进行显示，同时通过存储单元进行存储。
根据本发明的一种对异种金属焊接质量测试装置，测试装置包括中央处理单元、金相组织特征分析仪、能谱分析仪、X射线衍射物相分析仪、电化学分析仪、显示单元以、存储单元、图像采集模块以及图像处理模块；
其中，金相组织特征分析仪的输出端、能谱分析仪的输出端、X射线衍射物相分析仪的输出端以及电化学分析仪的输出端分别与中央处理单元的输入端相连接，显示单元以及存储单元的输入端分别与中央处理单元的输出端相连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，图像处理模块的输出端与中央处理单元的输入端连接；
中央处理单元用于接收金相组织特征分析仪、能谱分析仪、X射线衍射物相分析仪、电化学分析仪以及图像处理模块所传输的数据，并控制显示单元显示接收的数据，同时控制存储单元存储接收的数据。
优选的是，图像采集模块采集异种金属焊后接头的图像信息，并将采集的图像信息传输至图像处理模块，图像处理模块对接收到的图像信息依次进行图像平滑和图像锐化处理，并将处理后的图像信息传输至中央处理单元。
优选的是，异种金属具体为304不锈钢和/或Q235低碳钢，用于对304不锈钢和/或Q235低碳钢进行焊接的焊条具体为A102焊条、A132焊条或A302焊条。
优选的是，金相组织特征分析仪用于分析异种金属焊后接头处的奥式体显微组织和马式体组织，并将分析结果传输至中央处理单元。
优选的是，能谱分析仪用于分析异种金属焊后接头横截面的元素分布浓度梯度，并将分析结果传输至中央处理单元。
优选的是，X射线衍射物相分析仪用于检测异种金属焊后焊缝XRD图谱，并将检测结果传输至中央处理单元。
优选的是，电化学分析仪用于获取异种金属焊后焊缝在硫酸、氢氧化钠以及氯化钠溶液中的Tafel曲线，并将检测结果传输至中央处理单元。
优选的是，硫酸溶液的浓度为5%，氢氧化钠溶液的浓度为3.5%，氯化钠溶液的浓度为10%。
优选的是，图像采集模块传输至图像处理模块的异种金属焊后接头的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像处理模块对图像f(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，
；
；
其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的。
优选的是，图像锐化单元对图像g(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，
。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的对异种金属焊接质量测试装置通过使用金相组织特征分析仪、能谱分析仪、X射线衍射物相分析仪以及电化学分析仪分别对异种金属焊后接头进行检测，以获知接头微观组织结构对宏观性能的影响和接头电化学腐蚀性能，以此对金属焊接质量进行更为准确、全面的判断，同时，使用图像采集模块采集异种金属焊后接头的图像信息，将使用图像处理模块对采集的图像信息进行图像处理，并将检测结果通过显示单元进行显示，同时通过存储单元进行存储，工作人员能够通过显示单元和存储单元对异种金属焊后接头的图像进行观测，以此对金属焊接质量进行更为准确、全面的判断。
附图说明
图1为本发明的一种对异种金属焊接质量测试装置的示意图。
附图标记：
1-测试装置包括中央处理单元、2-金相组织特征分析仪、3-能谱分析仪、4-X射线衍射物相分析仪、5-电化学分析仪，6-显示单元、7-存储单元、8-图像采集模块、9-图像处理模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的对异种金属焊接质量测试装置进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的对异种金属焊接质量测试装置包括中央处理单元（1）、金相组织特征分析仪（2）、能谱分析仪（3）、X射线衍射物相分析仪（4）、电化学分析仪（5）、显示单元（6）以、存储单元（7）、图像采集模块（8）以及图像处理模块（9）。
其中，金相组织特征分析仪（2）的输出端、能谱分析仪（3）的输出端、X射线衍射物相分析仪（4）的输出端以及电化学分析仪（5）的输出端分别与中央处理单元（1）的输入端相连接，显示单元（6）以及存储单元（7）的输入端分别与中央处理单元（1）的输出端相连接，图像采集模块（8）的输出端与图像处理模块（9）的输入端连接，图像处理模块（9）的输出端与中央处理单元（1）的输入端连接。
其中，中央处理单元（1）用于接收金相组织特征分析仪（2）、能谱分析仪（3）、X射线衍射物相分析仪（4）、电化学分析仪（5）以及图像处理模块（9）所传输的数据，并控制显示单元（6）显示接收的数据，同时控制存储单元（7）存储接收的数据。
具体地，图像采集模块（8）采集异种金属焊后接头的图像信息，并将采集的图像信息传输至图像处理模块（9），图像处理模块（9）对接收到的图像信息依次进行图像平滑和图像锐化处理，并将处理后的图像信息传输至中央处理单元（1）。
具体地，图像采集模块（8）传输至图像处理模块（9）的异种金属焊后接头的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像处理模块（9）对图像f(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，
；
；
其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的。
具体地，图像锐化单元对图像g(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，
。
使用图像采集模块（8）采集异种金属焊后接头的图像信息，将使用图像处理模块（9）对采集的图像信息进行图像处理，经过图像处理后的异种金属焊后接头图像更为清晰，中央处理单元（1）将检测结果通过显示单元（6）进行显示，同时通过存储单元（7）进行存储，工作人员能够通过显示单元（6）和存储单元（7）对异种金属焊后接头的图像进行观测，以此对金属焊接质量进行更为准确、全面的判断。
具体地，异种金属具体为304不锈钢和/或Q235低碳钢。
具体地，用于对304不锈钢和/或Q235低碳钢进行焊接的焊条具体为A102焊条、A132焊条或A302焊条。
具体地，金相组织特征分析仪（2）用于分析异种金属焊后接头处的奥式体显微组织和马式体组织，并将分析结果传输至中央处理单元（1）。
具体地，能谱分析仪（3）用于分析异种金属焊后接头横截面的元素分布浓度梯度，并将分析结果传输至中央处理单元（1）。
具体地，X射线衍射物相分析仪（4）用于检测异种金属焊后焊缝XRD图谱，并将检测结果传输至中央处理单元（1）。
具体地，电化学分析仪（5）用于获取异种金属焊后焊缝在硫酸、氢氧化钠以及氯化钠溶液中的Tafel曲线，并将检测结果传输至中央处理单元（1）。
具体地，硫酸溶液的浓度为5%、氢氧化钠溶液的浓度为3.5%、氯化钠溶液的浓度为10%。
具体地，在对待测异种金属焊后接头进行检测时，依次在金相砂纸和抛光布上进行打磨、抛光，使待测异种金属焊后接头需要金相观察表面无明显划痕后，使用10%重铬酸钾水溶液与浓盐酸1：1比例进行混合作为腐蚀剂，使用数字显微镜观察接头处的金相组织。
具体地，在对待测异种金属焊后接头横截面的元素分布浓度梯度时，采用扫描电镜对接头纵截面进行分析焊缝金属中Fe、Cr、Ni等元素的含量，分析待测异种金属焊后接头横截面处的元素分布，以此来判定焊接后接头的耐腐蚀性能。
具体地，在检测待测异种金属焊后焊缝XRD图谱时，采用X射线衍射仪(XRD)对待测异种金属焊接使用的母材与焊接材料接头处进行物相分析，确定焊缝金属的物相结构组成，以及检测接头处是否存在有害相的析出。
具体地，采用电化学腐蚀测定待测异种金属接头处金属的耐腐蚀性能时，使用电化学工作站对试样进行腐蚀实验，分别使用5%H2SO4硫酸酸溶液、3.5%NaOH氢氧化钠碱溶液、10%NaCl中性溶液，对待测异种金属接头处进行测定塔菲尔曲线并分析相关数据，以对待测异种金属接头处金属的耐腐蚀性能进行分析。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述测试装置包括中央处理单元（1）、金相组织特征分析仪（2）、能谱分析仪（3）、X射线衍射物相分析仪（4）、电化学分析仪（5）、显示单元（6）以、存储单元（7）、图像采集模块（8）以及图像处理模块（9）；
其中，所述金相组织特征分析仪（2）的输出端、所述能谱分析仪（3）的输出端、所述X射线衍射物相分析仪（4）的输出端以及所述电化学分析仪（5）的输出端分别与所述中央处理单元（1）的输入端相连接，所述显示单元（6）以及所述存储单元（7）的输入端分别与所述中央处理单元（1）的输出端相连接，所述图像采集模块（8）的输出端与所述图像处理模块（9）的输入端连接，所述图像处理模块（9）的输出端与所述中央处理单元（1）的输入端连接；
所述中央处理单元（1）用于接收所述金相组织特征分析仪（2）、所述能谱分析仪（3）、所述X射线衍射物相分析仪（4）、所述电化学分析仪（5）以及图像处理模块（9）所传输的数据，并控制所述显示单元（6）显示接收的数据，同时控制所述存储单元（7）存储接收的数据。
2.根据权利要求1所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，图像采集模块（8）采集异种金属焊后接头的图像信息，并将采集的图像信息传输至所述图像处理模块（9），所述图像处理模块（9）对接收到的图像信息依次进行图像平滑和图像锐化处理，并将处理后的图像信息传输至所述中央处理单元（1）。
3.根据权利要求2所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述异种金属具体为304不锈钢和/或Q235低碳钢，用于对所述304不锈钢和/或Q235低碳钢进行焊接的焊条具体为A102焊条、A132焊条或A302焊条。
4.根据权利要求1所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述金相组织特征分析仪（2）用于分析所述异种金属焊后接头处的奥式体显微组织和马式体组织，并将分析结果传输至所述中央处理单元（1）。
5.根据权利要求1所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述能谱分析仪（3）用于分析所述异种金属焊后接头横截面的元素分布浓度梯度，并将分析结果传输至所述中央处理单元（1）。
6.根据权利要求1所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述X射线衍射物相分析仪（4）用于检测所述异种金属焊后焊缝XRD图谱，并将检测结果传输至所述中央处理单元（1）。
7.根据权利要求1所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述电化学分析仪（5）用于获取所述异种金属焊后焊缝在硫酸、氢氧化钠以及氯化钠溶液中的Tafel曲线，并将检测结果传输至所述中央处理单元（1）。
8.根据权利要求7所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述硫酸溶液的浓度为5%，所述氢氧化钠溶液的浓度为3.5%，所述氯化钠溶液的浓度为10%。
9.根据权利要求2所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述图像采集模块（8）传输至所述图像处理模块（9）的异种金属焊后接头的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述图像处理模块（9）对图像f(x,y)进行图像平滑处理，经过图像平滑处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，
；
；
其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的。
10.根据权利要求9所述的对异种金属焊接质量测试装置，其特征在于，所述图像锐化单元对图像g(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，
。
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