[发明专利]一种测量搭接焊中焊缝下层进入熔深的方法及系统

说明书

本发明涉及一种测量搭接焊中焊缝下层进入熔深的方法及系统，方法包括：对待检测试件表面进行预处理，得到预处理试件；根据预处理试件的参数建立仿真模型；对仿真模型进行仿真，确定超声相控阵检测设备参数和聚焦法则；对设置好设备参数和聚焦法则的超声相控阵检测设备进行校准，得到校准好的超声相控阵检测设备；利用校准好的超声相控阵检测设备检测预处理试件的搭接界面焊缝熔宽；根据搭接界面焊缝熔宽计算得到焊缝下层进入熔深。通过设置聚焦深度和聚焦法则，使相控阵超声波束聚焦在异种金属搭接面焊缝处，提高异种金属搭接面焊缝处的声能，减小声能衰减和声散射等因素对信噪比的影响，提高异种金属搭接面焊缝熔宽的检测效果。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，特别是涉及一种测量搭接焊中焊缝下层进入熔深的方法及系统。

背景技术

掌握氢氧火箭发动机技术是一个国家成为航天强国的标志之一，氢氧发动机制造过程中涉及大量的异种金属材料的焊接，会形成大量的异种金属焊缝。相比于同种材料焊接，异种材料焊接以其异种金属材料熔点差别大、线膨胀系数差别大、热导率和比热容差别大以及微观组织复杂等特点，焊接难度远大于同种材料焊接，容易造成下层进入熔深不足或者熔深过量的问题。

焊缝内部质量直接有效检测是焊缝质量可靠性最佳证明。目前国内外通过自动焊、电子焊等工艺实现焊缝质量可靠性的提升，但是焊缝内部质量无法实现检测，焊缝质量可靠性仍是依据焊接全过程的控制得以保证。因此，对焊缝内部质量有必要开展无损检测技术研究。然而目前焊缝无损检测技术研究中，用于验证和测试技术有效性、可靠性的检测实验主要以单层平板焊接为主，针对电铸镍高温合金多层且小厚度焊缝的异种金属焊接结构的无损检测技术研究成果报道很少。

一般来说，通常采用射线检测技术进行质量检测，但航空发动机推力室结构复杂，很多焊缝常规X射线无法检测。与此同时，对于目前较多使用的镍与高温合金的焊接，由于高温合金射线吸收系数较大，使检测厚度增加，降低了灵敏度，检测能力大打折扣；而超声检测时，产品声束的影响比较大，针对异种金属焊缝的检测，由于焊缝两侧为不同材料，其声束不同，检测难度大，目前对于此类焊缝的超声检测的方法尚未掌握。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量搭接焊中焊缝下层进入熔深的方法及系统。通过阵列超声对焊缝进行检测，实现对搭接焊中焊缝下层进入熔深的精确测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明一方面提供一种测量搭接焊中焊缝下层进入熔深的方法，包括：

对待检测试件表面进行预处理，得到预处理试件；

根据所述预处理试件的参数建立仿真模型；

对所述仿真模型进行仿真，确定超声相控阵检测设备参数和聚焦法则；

对设置好设备参数和聚焦法则的超声相控阵检测设备进行校准，得到校准好的超声相控阵检测设备；

利用校准好的超声相控阵检测设备检测所述预处理试件的搭接界面处焊缝熔宽的超声测量值；

根据所述搭接界面处焊缝熔宽的超声测量值计算得到焊缝下层进入熔深。

可选的，所述对待检测试件表面进行预处理，得到预处理试件，包括：

对所述待检测试件表面的焊缝余高进行打磨，使焊缝与邻近母材平齐，并确保焊缝表面粗糙度不大于阈值a；

对打磨后的试件表面设置耦合剂，得到预处理试件。

可选的，所述预处理试件的参数包括上下两块焊板的材料、厚度以及焊缝的上表面宽度。

可选的，所述对所述仿真模型进行仿真，确定超声相控阵检测设备参数和聚焦法则，包括：采用单因素轮换法确定仿真声场最佳的聚焦深度和孔径大小；根据所述最佳的聚焦深度和孔径大小确定设备参数和聚焦法则。