爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備的製作方法

2023-07-20 20:30:31 1

專利名稱：爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於評價爆炸焊接工藝質量的檢測裝置，具體涉及一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備。
背景技術：
目前，現有技術採用高頻聚焦探頭進行二維C掃描波紋成像來檢測爆炸焊接工藝質量，該技術的主要問題困難是掃描速度慢，對於掃查裝置的位置精度要求非常高，因此設備成本較高，同時由於掃描速度慢，很多情況下僅能用於實驗室測試而不能用於生產過程的質量檢測。

實用新型內容本實用新型提供了一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，根據複合材料覆板的厚度以及波紋成像解析度要求，使用不同的激發/接收孔徑和聚焦法則，通過控制檢測聲束的聚焦深度和焦柱直徑，滿足不同覆板厚度及檢測解析度的要求。為實現上述目的，本實用新型提供了一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，其特點是，該設備包含控制器，以及分別與控制器電路連接的掃查裝置和現場檢測耦合系統；上述的掃查裝置包含行走裝置，機械連接在行走裝置上的夾持裝置，以及分別固定在夾持裝置上的檢測裝置和噴頭；上述的檢測裝置和噴頭朝向外接的檢測對象設置。上述的現場檢測耦合系統包含供水管路，設置在供水管路中的水泵，以及與水泵的輸入端電路連接的驅動和控制電路；上述的供水管路兩端分別連接外接的水源和所述的噴頭。上述的行走裝置採用可攜式的二維掃查器。上述的檢測裝置採用高頻超聲相控陣線性陣列探頭，該探頭中包含若干個晶片，相鄰兩個晶片組合成為一個子探頭。本實用新型爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備及其檢測方法和現有技術相比，其優點在於，本實用新型使用高頻相控陣超聲檢測技術將獲得高解析度的檢測圖像，而且僅要求一維方向的高精度機械掃描，系統可靠性高；本實用新型由於橫向掃描採取電子切換，檢測速度快，可用於現場大面積產品檢測；本實用新型相控陣探頭的使用，可通過實施不同的聚焦法則，靈活調整檢測波束的聚焦深度和焦柱直徑，因此對不同參數的產品可制定靈活的檢測工藝。

圖I為本實用新型爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備的結構示意圖；[0015]圖2為本實用新型爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備工作流程的一種實施例中檢測對象的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖具體說明本實用新型的實施例。本實用新型公開的一種爆炸焊接複合材料界面波紋的高頻超聲檢測方法，該方法採用的檢測技術為超聲相控陣技術，同時其檢測設備採用一種相控陣超聲檢測設備。根據複合材料覆板的厚度以及波紋成像解析度要求，使用不同的激發/接收孔徑和聚焦法則，通過控制檢測聲束的聚焦深度和焦柱直徑，滿足不同覆板厚度及檢測解析度的要求。超聲相控陣技術結合採用了超聲相控陣技術和相控陣超聲檢測技術。 根據各種檢測方法和技術的特點，超聲波是評價不同材料界面結合狀態的理想技術手段，同時，由於爆炸焊接形成的金屬界面間的波紋尺度通常小於O. 5mm,因此本實用新型中採用高頻超聲技術。相控陣超聲檢測技術以其靈活的檢測波束形成、高速的電子掃描技術和可靠的多通道探頭及電氣連接技術獲得了廣泛的應用。如圖I所示，本實用新型公開了一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，該設備為一種相控陣超聲檢測設備，該相控陣超聲檢測設備包含有控制器1，以及分別與該控制器I電路連接的現場檢測耦合系統3和掃查裝置2。現場檢測耦合系統3包含有水泵、驅動和控制電路、供水管路設計等。供水管路與掃查裝置2連通，水泵設置在供水管路中，驅動和控制電路與水泵電路連接。掃查裝置2包含行走裝置21，機械連接在行走裝置21上的夾持裝置22，以及固定在夾持裝置22上的檢測裝置23和噴頭24。檢測裝置23和噴頭24朝向外接的檢測對象設置，行走裝置21通過夾持裝置22帶動檢測裝置23和噴頭24對檢測對象進行掃描。噴頭24還與現場檢測耦合系統3連接，現場檢測耦合系統3中的供水管路兩端分別連接外接的水源和噴頭24。現場檢測耦合系統3的驅動和控制電路通過控制設置在供水管路中的水泵，將供水管路中的水送往噴頭24，通過噴頭24向本系統的檢測區域內的檢測對象供水，實現聲波與檢測對象之間的耦合。檢測裝置23採用一種高頻超聲相控陣線性陣列探頭，該陣列探頭可以實現聲波的發送和接收，其僅要求沿掃查方向具有足夠的機械掃查精度。陣列探頭通過採用相控陣技術中的線性掃描方式，一次掃描完成檢測對象上一個區域的波紋成像。上述區域的寬度與陣列探頭的長度以及一次檢測中所激發的探頭孔徑有關。本實施例中，當進行檢測時，陣列探頭的線性掃描方向與金屬界面間的波紋平行設置。現有技術中的探頭，其包含有若干個子探頭，其每一個晶片即成為一個子探頭，同時其晶片寬度較大，導致解析度不清晰。而本實用新型中的高頻超聲相控陣線性陣列探頭中設有若干個晶片，相鄰兩個晶片組成為一個子探頭，同時本陣列探頭中採用較小的晶片，本實施例中可以採用寬度為O. 24mm的晶片，各晶片之間的間距為O. Olmm0使得本實用新型中陣列探頭相比於現有技術，其解析度有明顯提高。行走裝置21採用可攜式二維掃查器，其掃描解析度至少達到O. 2mm,能夠單人便攜。同時在本實施例中，系統採用直流伺服系統，在達到高精度運動控制的同時，減少對檢測信號的影響。可攜式二維掃查器可實現一維採用機械掃描另一維採用控陣技術中的O. 5晶片步進的線性掃描技術。本實施例中，在爆炸波紋的垂直方向採用機械掃描。在平行於爆炸波紋的方向採用相控陣技術中的O. 5晶片步進的線性掃描技術，以獲得更好的解析度。其中，相控陣的線性掃描解析度要低於精密機械掃描解析度。但由於陣列探頭的線性掃描方向與金屬界面間的波紋平行，因此不會對成像結果造成明顯的影響。本實施例中所採用的爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備能夠最多控制5個線性掃描的聲束。夾持裝置22即採用夾具，其用 於將檢測裝置23和噴頭24機械連接在行走裝置21上，使行走裝置21帶動檢測裝置23和噴頭24進行掃描和檢測。控制器I對現場檢測耦合系統3和掃查裝置2進行控制。對現場檢測耦合系統3進行噴水控制。對掃查裝置2中掃查裝置2的二維掃查進行控制。控制器I中還包含有超聲電子系統，該系統包含雙極性可變頻率激發信號，其輸出阻抗低；該系統還包含有高頻寬帶(I(Tioomhz)的低噪聲信號接收電路，其增益值至少達到80分貝以上。控制器 通過超聲電子系統控制檢測裝置23探頭的聲波信號的發送和接收檢測。控制器I中還包含有可攜式成像系統，其採用可攜式工業控制計算機，可以採用Windows作業系統,作為控制界面的作業系統。一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備的檢測方法，該方法包含以下步驟步驟I、根據生產任務書或客戶需求，確定檢測對象。如圖2所示，本實施例中，檢測對象採用的複合材料包含有基板5以及設置在該基板5上的覆板4，覆板4厚度為4_，波紋寬度為O. 3mm,覆板4的材料為不鏽鋼316L，基板5為普通低合金碳鋼，厚度大於10mm。步驟2、設定進行探測中使用的檢測裝置23陣列探頭的工作參數。步驟2. I、根據覆板4的厚度選定檢測裝置23陣列探頭的聲波發射頻率，通常的原則是儘量選擇高頻，以獲得良好的複合界面信號和檢測解析度，但由於高頻超聲的衰減較大，不能穿透厚板，因此陣列探頭頻率不能太高，需綜合考慮。若覆板4厚度在3mm 6mm，則陣列探頭的聲波發射頻率選擇15MHz或更高的頻率。若覆板4厚度在6mm 10臟，則陣列探頭的聲波發射頻率選擇12MHz 土 I. 2Hz的頻率。若覆板4厚度大於10_，該情形不常見，如果遇到，則陣列探頭的聲波發射頻率可選擇較低的頻率，例如低於12MHz的頻率。陣列探頭的頻率越低，對應的檢測解析度的結果越差，能夠檢出的波紋周期越大。對於本實施例中，覆板4厚度為4mm，所以陣列探頭的聲波發射頻率採用15MHz。步驟2. 2、根據金屬界面間的波紋寬度，設定檢測裝置23探頭的檢測解析度，該探頭的檢測解析度指探頭可探測波紋的最小值。通常選擇的探頭的檢測解析度約為波紋寬度的1/5 1/10。因為步驟I中檢測對象的波紋寬度為O. 3_，所以探頭的檢測解析度可以選擇在O. 03、. 06mm之間，本實施例中，所選擇的探頭的檢測解析度為O. 05mm。步驟2. 3、按照公式(I)和(2)計算並選取陣列探頭的孔徑D
權利要求1.一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，其特徵在於，該設備包含控制器(1)，以及分別與所述的控制器(I)電路連接的掃查裝置(2)和現場檢測耦合系統(3); 所述的掃查裝置(2)包含行走裝置(21)，機械連接在所述的行走裝置(21)上的夾持裝置(22)，以及分別固定在所述夾持裝置(22)上的檢測裝置(23)和噴頭(24)； 所述的檢測裝置(23)和噴頭(24)朝向外接的檢測對象設置。
2.如權利要求I所述的爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，其特徵在於，所述的現場檢測耦合系統(3)包含供水管路，設置在供水管路中的水泵，以及與水泵的輸入端電路連接的驅動和控制電路； 所述的供水管路兩端分別連接外接的水源和所述的噴頭(24)。
3.如權利要求I所述的爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，其特徵在於，所述的行走裝置(21)採用可攜式的二維掃查器。
4.如權利要求I所述的爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，其特徵在於，所述的檢測裝置(23)採用高頻超聲相控陣線性陣列探頭，該探頭中包含若干個晶片，相鄰兩個晶片組合成為一個子探頭。
專利摘要本實用新型公開了一種爆炸焊接複合材料界面波紋的超聲檢測設備，該設備包含控制器，以及分別與控制器電路連接的掃查裝置和現場檢測耦合系統；掃查裝置包含行走裝置，機械連接在行走裝置上的夾持裝置，以及分別固定在夾持裝置上的檢測裝置和噴頭；檢測裝置和噴頭朝向外接的檢測對象設置。本實用新型使用高頻相控陣超聲檢測技術將獲得高解析度的檢測圖像，而且僅要求一維方向的高精度機械掃描，系統可靠性高；相控陣探頭的使用，可通過實施不同的聚焦法則，靈活調整檢測波束的聚焦深度和焦柱直徑，因此對不同參數的產品可制定靈活的檢測工藝。
文檔編號G01N29/24GK202453329SQ20122006822
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者廉國選 申請人:上海斌瑞檢測技術服務有限公司