CN110927253A - 一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法，属于金属构件的无损检测技术领域。本发明首先调整压印接头的测量位置，然后利用超声显微镜扫描压印接头的不同界面，获取压印接头的不同界面超声回波的时间，最后根据各界面超声回波的时间及超声波在各介质中的传播速度计算压印接头的颈部厚度n。本发明为压印接头的颈部厚度的测量提供了一种无损、高精度、高效的方法，对于压印接头的质量评价及压印连接技术的工艺指导具有重要意义。

Description

一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法
技术领域
本发明涉及一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法，属于金属构件的无损检测技术领域。
背景技术
压印（clinching）又称无铆连接、冲压铆接，是一种新型机械冷成型连接技术，构件成型过程中通过冲头的冲压作用使板材在连接处形成一个互相镶嵌的内部结构。压印连接技术具有工艺简单、能耗低、保持材料原有力学性能、应用范围广及压印接头的动态疲劳强度高、耐腐蚀等特点，近年来在汽车结构制造领域得到重视并得到初步应用。
压印接头内部结构尺寸的颈部厚度决定了压印接头的剪切失效载荷的大小，剪切失效载荷与颈部厚度的关系为：
Figure 364708DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure 1
为上板材料抗拉强度，A为颈部截面积，R为冲头半径，n为颈部厚度，可通过测量颈部厚度来预测压印接头的剪切强度，且预测结果的相对误差在可接受范围内。此外，压印接头的颈部厚度也是影响压印接头失效位移、能量吸收值及疲劳强度的重要参数，对压印接头质量评价具有重要意义。
目前测量压印接头的颈部厚度的方法是：通过剖切压印接头获得截面，并直观地对截面中颈部厚度进行测量，但对压印接头进行了破坏，且测量精确度低、步骤繁琐、效率低下。因此，探索一种高精度、高效的压印接头的颈部厚度的无损测量方法是压印连接技术质量评价急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出了一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法，用以解决现有测量压印接头的颈部厚度有损测量、精度低、步骤繁琐、效率低下等问题。
本发明的技术方案是：一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法，所述方法首先调整压印接头的测量位置，然后利用超声显微镜扫描压印接头的不同界面，获取压印接头的不同界面超声回波的时间，最后根据各界面超声回波的时间及超声波在各介质中的传播速度计算压印接头的颈部厚度n；
具体步骤为：
步骤一、压印接头测量位置的调整：
压印接头按如下方式放置：压印连接点的轴线与超声探头的轴线相交且垂直，并保证压印连接点的轴线上方的板材侧面与超声探头的底面平行且相对；
步骤二、压印接头测量位置的调整：
进一步，所述步骤二可分为如下两个子步骤：
步骤A：沿压印连接点的轴线方向水平移动超声探头至下板的正上方，在竖直方向上调整超声探头的位置，使超声探头在能记录到颈部曲面的超声回波的位置；沿压印连接点的轴线方向逐点水平移动超声探头并记录下板侧面的超声回波的时间t1与颈部曲面的超声回波的时间t2，取移动超声探头过程中所记录的t2与t1差值最大的一组时间；所述颈部曲面为压印连接点中上板与下板在颈部的界面；
步骤B：在所述步骤A的基础之上，保持超声探头在竖直方向上的位置不变，沿压印连接点的轴线方向水平移动超声探头至上板的正上方，记录上板侧面的超声回波的时间t3与冲压曲面的超声回波的时间t4；所述冲压曲面为压印连接点中上板在冲头冲压作用下形成的柱形曲面；
步骤三、颈部厚度的计算：
根据步骤二所测得的各界面的超声回波的时间，以及超声波在耦合剂中的传播速度V0、超声波在下板中的传播速度V1和超声波在上板中的传播速度V2，计算压印接头的颈部厚度n；
所述的步骤三中压印接头的颈部厚度n计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
本发明的有益效果是：
1、本发明专利所述方法无需对压印接头进行剖切，可直接对压印接头内部的颈部厚度进行无损测量；
2、与现有的方法相比，本发明方法测量精确度更高；
3、与现有的方法相比，本发明具有操作简单、效率高、安全可靠、等优点。
附图说明
图1是本发明颈部曲面的超声回波获取示意图；
图2是本发明冲压曲面的超声回波获取示意图；
图3是本发明压印接头剖切示意图；
图4是本发明冲压曲面的超声回波示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法，其特征在于：所述方法首先调整压印接头的测量位置，然后利用超声显微镜扫描压印接头的不同界面，获取压印接头的不同界面超声回波的时间，最后根据各界面超声回波的时间及超声波在各介质中的传播速度计算压印接头的颈部厚度n，具体包括以下步骤：
步骤一、压印接头测量位置的调整：
如图1所示，压印接头按如下方式放置：压印连接点的轴线与超声探头的轴线相交且垂直，并保证压印连接点的轴线上方的板材侧面与超声探头的底面平行且相对；
步骤二、压印接头不同界面的超声扫描：
进一步，所述步骤二可分为如下两个子步骤：
步骤A：如图1和图2所示，沿压印连接点的轴线方向水平移动超声探头至下板的正上方，在竖直方向上调整超声探头的位置，使超声探头在能记录到颈部曲面的超声回波的位置；沿压印连接点的轴线方向逐点水平移动超声探头并记录下板侧面的超声回波的时间t1与颈部曲面的超声回波的时间t2，取移动超声探头过程中所记录的t2与t1差值最大的一组时间；所述颈部曲面为压印连接点中上板与下板在颈部的界面；
步骤B：如图3和图4所示，在所述步骤A的基础之上，保持超声探头在竖直方向上的位置不变，沿压印连接点的轴线方向水平移动超声探头至上板的正上方，记录上板侧面的超声回波的时间t3与冲压曲面的超声回波的时间t4；所述冲压曲面为压印连接点中上板在冲头冲压作用下形成的柱形曲面；
步骤三、颈部厚度的计算：
如图4所示，根据步骤二所测得的各界面的超声回波的时间，以及超声波在耦合剂中的传播速度V0、超声波在下板中的传播速度V1和超声波在上板中的传播速度V2，计算压印接头的颈部厚度n；
所述的步骤三中压印接头的颈部厚度n计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为上板侧面与下板侧面的高度差。
用剖切法测量该压印接头内部结构尺寸的颈部厚度作为参照，实施例1以及参照测量结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种压印接头内部结构尺寸的无损测量方法，其特征在于：所述方法首先调整压印接头的测量位置，然后利用超声显微镜扫描压印接头的不同界面，获取压印接头的不同界面超声回波的时间，最后根据各界面超声回波的时间及超声波在各介质中的传播速度计算压印接头的颈部厚度n；
具体步骤为：
步骤一、压印接头测量位置的调整：
压印接头按如下方式放置：压印连接点的轴线与超声探头的轴线相交且垂直，并保证压印连接点的轴线上方的板材侧面与超声探头的底面平行且相对；
步骤二、压印接头测量位置的调整：
进一步，所述步骤二可分为如下两个子步骤：
步骤A：沿压印连接点的轴线方向水平移动超声探头至下板的正上方，在竖直方向上调整超声探头的位置，使超声探头在能记录到颈部曲面的超声回波的位置；沿压印连接点的轴线方向逐点水平移动超声探头并记录下板侧面的超声回波的时间t1与颈部曲面的超声回波的时间t2，取移动超声探头过程中所记录的t2与t1差值最大的一组时间；所述颈部曲面为压印连接点中上板与下板在颈部的界面；
步骤B：在所述步骤A的基础之上，保持超声探头在竖直方向上的位置不变，沿压印连接点的轴线方向水平移动超声探头至上板的正上方，记录上板侧面的超声回波的时间t3与冲压曲面的超声回波的时间t4；所述冲压曲面为压印连接点中上板在冲头冲压作用下形成的柱形曲面；
步骤三、颈部厚度的计算：
根据步骤二所测得的各界面的超声回波的时间，以及超声波在耦合剂中的传播速度V0、超声波在下板中的传播速度V1和超声波在上板中的传播速度V2，计算压印接头的颈部厚度n；
所述的步骤三中压印接头的颈部厚度n计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106092003A (zh) * 2016-08-09 2016-11-09 浙江大学 多层聚合物管状制品层厚无损测量方法

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