CN116529008A - 焊接接合部的测试 - Google Patents
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Abstract
一种测试焊接接合部的方法，包括：制备包括至少一个焊接接合部的零件，所述至少一个焊接接合部将至少两个金属部件彼此连接；在所述至少一个焊接接合部中加工至少一个孔；将包括附接至相机的镜的探头插入到所述至少一个端口孔中；以及在探头插入到所述至少一个端口孔中时，将从镜反射出焊接接合部的图像并反射至相机。一种分析焊接接合部的方法，包括：在焊接接合部中加工端口孔；蚀刻焊接接合部；将探头插入到端口孔中，该探头包括镜；从镜反射出焊接接合部的图像并朝向相机反射；用相机捕获图像；以及使用由相机捕获的图像分析焊接接合部。
Description
相关申请的交叉引用
本PCT国际专利申请要求于2020年10月16日提交的题为“Testing Of WeldJoints(焊接接合部的测试)”的序列号为63/092,678的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。
发明背景
1.技术领域
本发明总体上涉及测试焊接接合部的过程。
2.背景技术
当制造大量的汽车零件时，通常需要定期对焊接接合部进行破坏性测试，以确保这些焊接接合部满足强度和耐用性要求。一种已知的测试焊接接合部的过程涉及将经焊接的产品等离子切割成更小的件，然后用磨料锯切割每个焊接接合部，并且提取焊接接合部的试样，并且在实验室环境中分析该试样。这个过程可能非常耗费资源和时间。例如，从焊接接合部上切下试样到完成试样的分析可能需要花费几天时间。如此长的运转时间可能需要零件制造商储存几天的库存，直到在将其运送至客户之前完成验证。
存在一种花费较少时间和人力的改进的焊接验证过程的持续需要。
发明内容
本公开提供了一种测试焊接接合部的方法。该方法包括：制备包括至少一个焊接接合部的零件，至少一个焊接接合部将至少两个金属部件彼此连接；在至少一个焊接接合部中加工至少一个孔；将探头插入到至少一个端口孔中，该探头包括附接至相机的镜；以及在探头插入到至少一个端口孔中时，从镜反射出焊接接合部的图像并反射至相机。
本公开提供了一种分析焊接接合部的方法。该方法包括：在焊接接合部中加工端口孔；蚀刻焊接接合部；将探头插入到端口孔中，该探头包括镜；从镜反射出焊接接合部的图像并朝向相机反射；用相机捕获图像；以及使用由相机捕获的图像分析焊接接合部。
附图说明
本发明的这些特征和优点以及其他特征和优点在结合当前优选实施方式的以下描述、所附权利要求和附图来考虑时将变得更容易理解，在附图中：
图1是包括多个焊接接合部的车辆子框架的示例性实施方式的俯视图；
图2是图1的子框架的一部分的放大图；
图3是拍摄的图1的子框架的焊接接合部中的一个焊接接合部的横截面的图像；
图4图示了在图1的子框架中形成多个端口孔的CNC铣床；
图5示出了便携式显微镜，该便携式显微镜用于通过形成在图1的子框架中的端口孔捕获焊接接合部中的一个焊接接合部的一个或更多个图像；
图6还示出了用于捕获焊接接合部的图像的便携式显微镜，并且还示意性图示了与便携式显微镜固定附接的探头的结构；
图7示出了便携式显微镜的横截面图；
图8图示了在图1的子框架的端口孔中的一个端口孔上进行的蚀刻操作；以及
图9是图示了用于分析焊接接合部的过程的示例性实施方式的步骤的流程图。
具体实施方式
参照附图，其中，相同的附图标记在若干视图中表示对应的部分，本发明总体上涉及焊接接合部20、比如图1所示的车辆子框架22上的焊接接合部20的检查。尽管该示例性实施方式示出了车辆子框架22，但是具有待分析的焊接接合部20的零件可以是各种不同的汽车或非汽车部件，并且可以由任何合适类型的材料例如各种钢、合金钢、铝合金等制成。焊接接合部22可以通过任何合适类型的焊接操作(例如，气体金属电弧焊[GMAW或MIG]、钨极惰性气体[TIG]焊接、激光焊接等)形成。该零件还可以具有任何合适数目的待分析的焊接接合部20。
图9是描述了分析焊接接合部20、比如在图1至图8所示的子框架22上发现的焊接接合部20中的任一个或更多个焊接接合部的示例方法的步骤的流程图。在步骤800处，对焊接接合部20进行视觉检查，以寻找焊接接合部20的可见问题。视觉检查可以使用相机或一些其他成像装置自动执行，或者可以手动执行。
在步骤802处，使用自动加工装置、比如图4所示的计算机数控(CNC)铣床26在至少该零件中自动加工多个端口孔24。CNC铣床26被预编程以在与待分析的焊接接合部20相对应的特定位置处自动加工端口孔24。每个端口孔24一直延伸穿过相应的焊接接合部20，使得可以分析焊接接合部20的整个厚度。在该示例性实施方式中，每个端口孔24通常为方形形状，并且尺寸为大约25mm×25mm。在每个端口孔24形成到焊接接合部20中之后，更换CNC铣床26上的工具，并且CNC铣床26以比用于最初形成端口孔24的速度慢的速度进行最终精加工。该精加工过程提高了端口孔24的内表面的表面光洁度。
在步骤804处，对端口孔24的内表面进行自动研磨和抛光，以进一步提高端口孔24的内表面的表面光洁度。步骤804可以由前述CNC铣床26或不同的研磨和抛光装置来执行。在一些实施方式中，在步骤802为分析焊接接合部20提供令人满意的表面光洁度的情况下，可以省去步骤804。
在步骤806处，对端口孔24的内表面的一部分进行蚀刻，以增加焊接接合部20与基部金属之间的对比度，从而可以测量焊接尺寸。在示例性实施方式中，蚀刻过程涉及将棉签28浸泡在Nital(乙醇和硝酸的混合物)中，并将Nital施加在端口孔24的内表面的局部部分中。换句话说，Nital没有施加至端口孔24的整个内表面。已经发现使用棉签28使充分蚀刻焊接接合部20所需的Nital的量最小化。
在步骤808处，将便携式显微镜32的探头30插入到端口孔24中，并且捕获端口孔24的内表面的一个或更多个图像以进行分析。在示例性实施方式中，探头30包括镜34，该镜34相对于显微镜32的透镜成四十五度(45°)角，并且面向探头30中的开口。在操作中，探头30中的开口指向端口孔24的内表面的待分析的部分。镜34将端口孔24的内表面的图像反射九十度(90°)到显微镜32，从而允许在对焊接接合部20成像时通过比显微镜32的尺寸更小的小端口孔24拍摄焊接部段的图像。该镜允许显微镜32的透镜与零件22的焊接表面保持平行。在一些实施方式中，显微镜32经由USB线缆与计算机40连接。计算机40可以显示由显微镜32提供的图像42。计算机40可以提供来自显微镜32的图像的实时视频传送。替代性地或附加地，可以显示静止图像。可以采用其他有线或无线数据传输装置将图像从显微镜32传输至将允许用户分析图像的任何装置，例如计算机、平板电脑等。在一些实施方式中，可以包括视频和/或静止图像的图像42可以被存储以供将来使用。在步骤810处，使用图像中的一个或更多个图像对焊接接合部20进行测量。在步骤812处，报告分析的结果。在示例性实施方式中，探头30通过3D打印操作制成。然而，也可以交替采用其他制造方法。
上述整个过程与其他已知的破坏性焊接分析程序相比花费的时间和资源少得多，并且没有缺点。这可以显著减少零件制造商在将这些零件运送至客户之前必须持有的零件量，从而为零件制造商节约成本。
显然，鉴于上述教示，本发明的许多修改和变化是可能的，并且可以在落入所附权利要求的范围内的情况下以不同于具体描述的方式实践。另外，应当理解的是，所有权利要求和所有实施方式的所有特征可以彼此组合，只要它们不相互矛盾。
Claims (15)
1.一种测试焊接接合部的方法，所述方法包括：
准备包括至少一个焊接接合部的零件，所述至少一个焊接接合部将至少两个金属部件彼此连接；
在所述至少一个焊接接合部中加工至少一个孔；
将探头插入到所述至少一个端口孔中，所述探头包括附接至相机的镜；以及
在所述探头插入到所述至少一个端口孔中时，从所述镜反射出所述焊接接合部的图像并反射至所述相机。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述探头插入到所述至少一个端口孔中之前蚀刻所述至少一个端口孔的内表面。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，蚀刻所述至少一个端口孔的所述内表面包括将Nital施加至所述内表面。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，使用棉签将所述Nital施加至所述至少一个端口孔的所述内表面。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述Nital仅施加至所述至少一个端口孔的所述内表面的一部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个焊接接合部中加工所述至少一个端口孔包括使用第一工具初步形成所述至少一个端口孔以及使用第二工具围绕所述至少一个端口孔进行精加工，以提高所述端口孔的内表面的表面光洁度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个焊接接合部中加工所述至少一个端口孔的步骤使用计算机数控(CNC)铣床。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述至少一个焊接接合部中加工至少一个端口孔的步骤还包括在多个焊接接合部中加工多个端口孔。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述探头具有带有开口的侧壁，并且其中，所述镜面向所述开口并且相对于所述相机成角度，使得在使用中，所述图像通过所述开口进入所述探头并且从所述镜反射而出并且朝向所述相机反射。
10.一种分析焊接接合部的方法，所述方法包括：
在所述焊接接合部中加工端口孔；
蚀刻所述焊接接合部；
将探头插入到所述端口孔中，所述探头包括镜；
从所述镜反射出所述焊接接合部的图像并朝向相机反射；
用所述相机捕获所述图像；以及
使用由所述相机捕获的所述图像分析所述焊接接合部。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，蚀刻所述焊接接合部包括将Nital施加至暴露在所述端口孔处的所述焊接接合部。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，蚀刻所述焊接接合部包括蚀刻至少一个所述端口孔的内表面的至少一部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，至少一个所述端口孔的所述内表面的至少一部分包括至少一个所述端口孔的整个内表面。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述焊接接合部中加工所述端口孔还包括在多个焊接接合部中加工多个端口孔。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述焊接接合部中加工所述端口孔的步骤还包括使用计算机数控(CNC)铣床加工所述端口孔。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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