[发明专利]一种弧焊质量的红外无损检测装置及其红外无损检测方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及电弧焊接质量监测技术领域，具体涉及一种弧焊质量的红外无损检测装置及其红外无损检测方法。

背景技术

焊接技术不仅是一种现代化了的传统加工技术，而且已发展成为一种将材料永久连接，并使焊接接头具有特定功能的先进制造技术。由于在焊接过程中瞬时大量热输入，熔池的不均匀凝固和再结晶及机械干扰等因素的影响，焊缝不可避免地会产生裂纹、未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷。为了保证焊接产品的质量，必须及时和有效地检测出焊接缺陷。在实际生产过程中，除了目测焊接表面缺陷与成型缺陷外，通常还需要采用无损检测技术来检测焊接缺陷，因此一种有效的焊接缺陷无损检测方法具有重要的现实意义。

常规无损检测技术，对焊接缺陷很难做到在线实时探测，更多的是通过破坏试验，射线探伤，超声波等方法进行的焊后检测。任何温度高于绝对零度（-273℃）的物体都辐射红外能量，红外线的辐射特性是红外热成像的理论依据和检测技术的重要物理基础。红外探测器检测到辐射强度并显示数字图像，不同的像素值的图片代表不同的红外强度，红外图像是物体红外辐射的二维图像化，它反映物体表面的温度分布状况。

红外检测利用红外线辐射原理对材料表面进行检测的方法。其实质是缺陷与材料的热扩散系数不同，那么在工件表面的温度分布就会有差异，有缺陷区域所对应的表面温度不同，发出的红外光波（热辐射）也就不同，从而发现工件表面温度异常区域，确定缺陷的部位。

中国发明专利申请号201020107527.1，“一种视觉检测传感装置”，对机器人激光焊接过程中视觉传感获取焊后表面形貌质量，跟踪焊缝和实时监测熔池变化起到了一定的作用，在焊接工艺变化方面缺乏参数反馈信息，也没有应用含温度轮廓信息的红外视觉。焊接质量监测方式也只针对激光焊接。又如专利申请号201210325926.9，“基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法”，使用了红外技术，但其应用局限于窄间隙焊接，对焊接过程的监控仅仅是针对焊缝偏差，没有考虑其它焊接缺陷的监测。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的提供了一种弧焊质量的红外无损检测装置及其红外无损检测方法。

本发明采用的技术解决方案是：一种弧焊质量的红外无损检测装置，包括焊接系统、温感扫描系统、传感控制系统以及计算机辅助系统，所述的焊接系统包括焊机与焊枪，所述的焊机与焊枪相连，所述的温感扫描系统由TPS主箱和TPS探头以及保护气源组成，所述的TPS探头固定在焊枪上，所述的TPS主箱和TPS探头以及保护气源通过线缆相连，所述的TPS探头位于焊枪的后方，所述的TPS探头对已经凝固并仍处于红热状态焊缝进行跟踪式扫描，经由传感控制系统将数据传给计算机辅助系统。

所述的TPS探头包括红外接收器，所述的红外接收器前端设有孔准直器，所述的孔准直器上设有由若干彼此相互平行的管状结构形成的测量通道。

所述的测量通道由16-22个管状结构组成。

所述的保护气源为氩气源。

所述的焊接系统还包括循环冷却水机构，所述的循环冷却水机构分别于焊枪和TPS探头连接。

所述的红外接收器与孔准直器之间还设有保护气进口。

一种红外无损检测方法，包括以下步骤：

（1）在焊接过程中扫描处于红热状态的焊缝；

（2）收集并发送所述焊缝红外热成像数据和所对应的焊接工艺参数；

（3）通过计算机辅助系统将所述焊接参数与预先选定的进行比较，并对红外图像进行分析，确定焊接缺陷类型、位置。

所述的步骤（3）红外图像中熔池图像在横向截面相应位置上产生偏移，产生不对称的熔深，电压曲线也出现大波动，则为焊道偏离和未融合缺陷。

所述的步骤（3）红外图像中部分温度低于焊缝其它区域，并且缩短了距钨极之间的长度，电压发生突然降低的现象，则为存在夹杂或者夹渣缺陷。

所述的步骤（3）红外图像中颜色出现逐渐变宽和变浅的部分，则焊接速度下降。