攪拌摩擦焊相控陣檢測(cè)系統(tǒng)

一、概述

攪拌摩擦焊（FSW）技術(shù)被開發(fā)作為連接金屬（難以實(shí)施熔化焊，如鋁合金）的一種技術(shù)。獲得的焊縫質(zhì)量非常高并且材料結(jié)構(gòu)是一致的。然而，焊接過程可能產(chǎn)生小的，致密的缺陷難以被探測(cè)。

攪拌摩擦焊焊接過程不像大多數(shù)其它方法，它沒有液態(tài)焊接熔池。同樣的，在焊縫中潛在缺陷也是大不相同的。存在于這樣焊縫中的典型缺陷是未焊透、縮孔、密集氣孔和未融合。最后的一種缺陷類型是盡管材料已經(jīng)接觸在一起，但由于一層薄的氧化層存在從而阻止材料融化導(dǎo)致。此外，由于焊接過程中，缺陷可以在任何方向形成。伴隨著這種檢測(cè)技術(shù)，焊帽可能是非常粗糙的，因此使用標(biāo)準(zhǔn)Rexolite楔塊不是最好的選擇。

最好的方法是使用水耦合楔塊的超聲波相控陣檢測(cè)。由于焊縫形狀，光柵掃查是不實(shí)際的，但是對(duì)于相控陣，要檢測(cè)整個(gè)焊縫體積可以通過單次掃查完成。相控陣也允許橫向掃查以探測(cè)橫向缺陷。最優(yōu)化的檢測(cè)角度意味著最大的缺陷檢出率。增強(qiáng)相控陣的覆蓋區(qū)域可提供精確的缺陷尺寸和位置測(cè)量。高速，精確和通用性使得相控陣成為檢測(cè)攪拌摩擦焊的理想選擇。

※相控陣主機(jī)和相控陣探頭均為全進(jìn)口奧林巴斯主機(jī)和探頭

※基于奧林巴斯專業(yè)軟件FocuxPC自主開發(fā)的全自動(dòng)檢測(cè)界面軟件

※自主開發(fā)了動(dòng)態(tài)閘門、缺陷自動(dòng)判別、報(bào)告自動(dòng)生成等功能

※噴水楔塊設(shè)計(jì)、探頭和工件不直接接觸/水浸式檢測(cè)

※可自主定制界面滿足客戶各種需求

※可選購遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、實(shí)現(xiàn)手機(jī)端遠(yuǎn)程監(jiān)控

二、工件

材質(zhì)：鋁合金攪拌摩擦焊

形狀：板材

尺寸：500mm*300mm

厚度：3mm-6mm

檢測(cè)效率：直線300mm/s，彎道100mm/s。

缺陷類型：氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、和未融合

檢測(cè)靈敏度：Φ0.5mm/0.25mm

三、產(chǎn)品狀態(tài)和工況環(huán)境

表面狀態(tài)：水平的較好產(chǎn)品

溫度：常溫

工況環(huán)境要求（溫度、濕度、周邊大型機(jī)械）：周邊需無大型機(jī)械、有工業(yè)用水、工業(yè)用電、良好的接地端

四、技術(shù)描述

4.1 檢測(cè)系統(tǒng)概況

如上圖所示，系統(tǒng)采用三軸模組帶著探頭做掃查、中間會(huì)有一個(gè)平面的平臺(tái)用于放置工件。

工件需要手動(dòng)放置、三軸模組可保證機(jī)構(gòu)能夠運(yùn)行覆蓋整個(gè)平面范圍。底面設(shè)置一個(gè)可排水的水槽、用于收集噴水楔塊漏出的水。

整個(gè)系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)模塊：超聲檢測(cè)單元檢測(cè)平臺(tái)探頭控制單元水循環(huán)單元軟件操作界面單元

4.2 檢測(cè)原理

檢測(cè)方法為超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)，使用超聲相控陣技術(shù)進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

相控陣與常規(guī)超聲的對(duì)比：使用常規(guī)超聲技術(shù)時(shí)，即使筆刷式超聲探頭能在一次旋轉(zhuǎn)中檢測(cè)較大度），但因?yàn)槊總€(gè)探頭的聲束之間并沒有物理交疊，因此缺陷的探出率依然很低的區(qū)域（寬雖然使用兩排常規(guī)超聲探頭時(shí)可以增加超聲聲束的覆蓋率，但坯材中能量密度的相對(duì)嚴(yán)重的不均衡狀態(tài)依然存在。

這樣坯材中的某些區(qū)域會(huì)接收到較低的超聲聲束能量，探出該區(qū)域中細(xì)小缺陷的能力也隨之減弱。此外，使用兩排超聲探頭通常會(huì)造成機(jī)械定位的不穩(wěn)定。

相控陣檢測(cè)是一種特殊類型的超聲檢測(cè)，它使用成熟的多晶陣列探頭和功能強(qiáng)大的儀器/軟件，在測(cè)試工件中傳播高頻聲束，并在儀器/軟件中繪制回波曲線。

相控陣探頭實(shí)質(zhì)上是一個(gè)被分為多個(gè)小晶片的長(zhǎng)超聲探頭，這些晶片被單獨(dú)觸發(fā)。

線性電子掃查是通過沿陣列軸方向移動(dòng)聲束而進(jìn)行的，不需做任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)。聲束的移動(dòng)通過分時(shí)多路切換激活晶片而完成。

4.3 超聲檢測(cè)單元聲束寬度0dB–3dB–6dB4.3.1相控陣主機(jī)相控陣檢測(cè)主機(jī)選用全進(jìn)口奧林巴斯整合型工業(yè)集成相控陣設(shè)備FOCUSPX。

FOCUSPX是為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高性能傳統(tǒng)和相控陣超聲波采集單元。

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