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汽車(chē)后橋環(huán)焊縫自動(dòng)超聲波探傷系統(tǒng)

作者: 時(shí)間:2013-05-11 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 探傷原理與工藝參數(shù)的確定

1.1探傷原理

由沖壓成形的半橋殼、后蓋、法蘭盤(pán)、半軸套管等幾部分焊接而成。先由兩個(gè)半橋殼對(duì)接形成后橋殼,然后再由后橋殼與半軸套管用焊接成橋殼體,與對(duì)接縱縫成丁字交叉。

后橋材料為20號(hào)鋼,所有焊縫均采用CO2自動(dòng)焊接,為搭接形式(見(jiàn)圖 1),可能出現(xiàn)的缺陷大多為根部未焊透和保護(hù)不當(dāng)引起的氣孔,其中根部未焊透對(duì)疲勞壽命影響最大。由于環(huán)焊縫與對(duì)接縱縫形成丁字形接頭,按照常規(guī)探傷方法,由于縱縫的阻礙引起幾何形狀突變,不利于探頭與工件表面的貼合,在焊縫表面實(shí)施自動(dòng)探傷比較困難。若采用水浸法,則不利于在線連續(xù)生產(chǎn)。由圖1可知,在后橋軸頭套管內(nèi)有一環(huán)形平面,環(huán)的寬度為9 mm,將探頭貼在此環(huán)上,從后橋內(nèi)壁向上發(fā)射超聲波來(lái)探測(cè)焊縫,若發(fā)射的超聲波包住整個(gè)焊接接頭斷面,旋轉(zhuǎn)后橋且探頭不動(dòng),則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng),其原理如圖 1 所示,圖中a,b 和 c點(diǎn)為假設(shè)缺陷處,數(shù)字為超聲波聲軸線投影法確定的缺陷深度(單位為 mm)。

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圖 1探傷原理及缺陷回波定位法示意圖

1.2探頭參數(shù)的選擇

1.2.1K值

由于后橋環(huán)縫位置的幾何形狀和尺寸的限制,滿(mǎn)足自動(dòng)探傷要求的位置狹小,為了保證探傷的可靠性,采用多探頭多方位掃查方式。探頭設(shè)計(jì)成組合探頭形式,后橋頭每邊采用4只探頭,兩邊共8只探頭同時(shí)檢測(cè),每個(gè)組合探頭中的探頭以圓心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn),相隔90°均布。探頭掃查方向如圖 2 所示,1號(hào)探頭向斜下方掃查焊縫,另外3只探頭從斜上方掃查環(huán)焊縫。兩端的組合探頭呈對(duì)稱(chēng)布置。斜探頭入射角β由后橋環(huán)縫位置的幾何尺寸確定,其原則是超聲波束要包絡(luò)整個(gè)焊縫斷面,如圖1所示。計(jì)算可得[1]K1,3=1。28,K2,4=2。03。

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圖 2探頭布置及掃查方向示意圖

1.2.2探頭頻率f

根據(jù)超聲波檢測(cè)理論,要減小超聲波通過(guò)介質(zhì)時(shí)的衰減和避免林狀回波干擾,應(yīng)采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波型和較低頻率的超聲波為宜,要檢測(cè)出尺寸很小的缺陷,則希望超聲波波長(zhǎng)要短,綜合考慮各方面的因素并經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定f=5 MHz的晶片,以保證較高的探傷靈敏度。

1.3探傷介質(zhì)確定

由于后橋材料為碳鋼,且經(jīng)探傷后要進(jìn)行機(jī)械加工,因此選用20號(hào)機(jī)油作為探傷耦合介質(zhì),自動(dòng)探傷時(shí),由油泵均勻連續(xù)地供給機(jī)油介質(zhì),在組合探頭上設(shè)有出油孔,靠近各個(gè)分探頭,保證在探頭和被測(cè)表面之間形成均勻油膜。

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