本發(fā)明具體涉及電弧焊接質(zhì)量監(jiān)測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種弧焊質(zhì)量的紅外無損檢測裝置及其紅外無損檢測方法。
背景技術(shù)：
：焊接技術(shù)不僅是一種現(xiàn)代化了的傳統(tǒng)加工技術(shù)，而且已發(fā)展成為一種將材料永久連接，并使焊接接頭具有特定功能的先進制造技術(shù)。由于在焊接過程中瞬時大量熱輸入，熔池的不均勻凝固和再結(jié)晶及機械干擾等因素的影響，焊縫不可避免地會產(chǎn)生裂紋、未熔合、氣孔、夾渣等焊接缺陷。為了保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，必須及時和有效地檢測出焊接缺陷。在實際生產(chǎn)過程中，除了目測焊接表面缺陷與成型缺陷外，通常還需要采用無損檢測技術(shù)來檢測焊接缺陷，因此一種有效的焊接缺陷無損檢測方法具有重要的現(xiàn)實意義。常規(guī)無損檢測技術(shù)，對焊接缺陷很難做到在線實時探測，更多的是通過破壞試驗，射線探傷，超聲波等方法進行的焊后檢測。任何溫度高于絕對零度（-273℃）的物體都輻射紅外能量，紅外線的輻射特性是紅外熱成像的理論依據(jù)和檢測技術(shù)的重要物理基礎(chǔ)。紅外探測器檢測到輻射強度并顯示數(shù)字圖像，不同的像素值的圖片代表不同的紅外強度，紅外圖像是物體紅外輻射的二維圖像化，它反映物體表面的溫度分布狀況。紅外檢測利用紅外線輻射原理對材料表面進行檢測的方法。其實質(zhì)是缺陷與材料的熱擴散系數(shù)不同，那么在工件表面的溫度分布就會有差異，有缺陷區(qū)域所對應(yīng)的表面溫度不同，發(fā)出的紅外光波（熱輻射）也就不同，從而發(fā)現(xiàn)工件表面溫度異常區(qū)域，確定缺陷的部位。中國發(fā)明專利申請?zhí)?01020107527.1，“一種視覺檢測傳感裝置”，對機器人激光焊接過程中視覺傳感獲取焊后表面形貌質(zhì)量，跟蹤焊縫和實時監(jiān)測熔池變化起到了一定的作用，在焊接工藝變化方面缺乏參數(shù)反饋信息，也沒有應(yīng)用含溫度輪廓信息的紅外視覺。焊接質(zhì)量監(jiān)測方式也只針對激光焊接。又如專利申請?zhí)?01210325926.9，“基于紅外視覺傳感的窄間隙焊接監(jiān)控及焊縫偏差檢測方法”，使用了紅外技術(shù)，但其應(yīng)用局限于窄間隙焊接，對焊接過程的監(jiān)控僅僅是針對焊縫偏差，沒有考慮其它焊接缺陷的監(jiān)測。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的提供了一種弧焊質(zhì)量的紅外無損檢測裝置及其紅外無損檢測方法。本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：一種弧焊質(zhì)量的紅外無損檢測裝置，包括焊接系統(tǒng)、溫感掃描系統(tǒng)、傳感控制系統(tǒng)以及計算機輔助系統(tǒng)，所述的焊接系統(tǒng)包括焊機與焊槍，所述的焊機與焊槍相連，所述的溫感掃描系統(tǒng)由tps主箱和tps探頭以及保護氣源組成，所述的tps探頭固定在焊槍上，所述的tps主箱和tps探頭以及保護氣源通過線纜相連，所述的tps探頭位于焊槍的后方，所述的tps探頭對已經(jīng)凝固并仍處于紅熱狀態(tài)焊縫進行跟蹤式掃描，經(jīng)由傳感控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳給計算機輔助系統(tǒng)。所述的tps探頭包括紅外接收器，所述的紅外接收器前端設(shè)有孔準直器，所述的孔準直器上設(shè)有由若干彼此相互平行的管狀結(jié)構(gòu)形成的測量通道。所述的測量通道由16-22個管狀結(jié)構(gòu)組成。所述的保護氣源為氬氣源。所述的焊接系統(tǒng)還包括循環(huán)冷卻水機構(gòu)，所述的循環(huán)冷卻水機構(gòu)分別于焊槍和tps探頭連接。所述的紅外接收器與孔準直器之間還設(shè)有保護氣進口。一種紅外無損檢測方法，包括以下步驟：（1）在焊接過程中掃描處于紅熱狀態(tài)的焊縫；（2）收集并發(fā)送所述焊縫紅外熱成像數(shù)據(jù)和所對應(yīng)的焊接工藝參數(shù)；（3）通過計算機輔助系統(tǒng)將所述焊接參數(shù)與預(yù)先選定的進行比較，并對紅外圖像進行分析，確定焊接缺陷類型、位置。所述的步驟（3）紅外圖像中熔池圖像在橫向截面相應(yīng)位置上產(chǎn)生偏移，產(chǎn)生不對稱的熔深，電壓曲線也出現(xiàn)大波動，則為焊道偏離和未融合缺陷。所述的步驟（3）紅外圖像中部分溫度低于焊縫其它區(qū)域，并且縮短了距鎢極之間的長度，電壓發(fā)生突然降低的現(xiàn)象，則為存在夾雜或者夾渣缺陷。所述的步驟（3）紅外圖像中顏色出現(xiàn)逐漸變寬和變淺的部分，則焊接速度下降。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種弧焊質(zhì)量的紅外無損檢測裝置及其紅外無損檢測方法，在電弧自動焊接過程中對焊接電流、電極與工件之間的電壓進行實時采集，并對由送絲速度、焊接速度、表面狀態(tài)等引起焊接質(zhì)量問題的因素進行監(jiān)測，實現(xiàn)焊接動態(tài)參數(shù)和焊接狀態(tài)的在線檢測和調(diào)整。紅外無損檢測就是利用紅外線測溫量焊縫溫度場的分布,它可以用于結(jié)構(gòu)完整性檢測和缺陷分析，評價不同焊接工藝參數(shù)作用下的焊接質(zhì)量。缺陷部位使被檢測表面產(chǎn)生溫差，在熱作用下會在表面產(chǎn)生不同的能量分布，可通過信號的處理，熱圖像的分析，判斷缺陷的類型和位置，從而實現(xiàn)焊接表面裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、焊道偏離等缺陷的非接觸式無損自動檢測。附圖說明圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明tps探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明紅外無損檢測方法工作示意圖。圖4為本發(fā)明方法所檢測焊縫偏移和未熔合缺陷示意圖及紅外熱圖像。圖5為本發(fā)明方法所涉及夾渣缺陷類型示意圖及紅外熱圖像。圖6為本發(fā)明方法所涉及夾渣缺陷類型示意圖及紅外熱圖像。圖中1-傳感控制系統(tǒng)，2-計算機輔助系統(tǒng)，3-焊機，4-tps探頭，5-循環(huán)冷卻水機構(gòu)，31-焊槍，41-保護氣源，42-紅外接收器，43-孔準直器，44-保護氣進口。具體實施方式現(xiàn)結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6對本發(fā)明進行進一步說明，一種弧焊質(zhì)量的紅外無損檢測裝置，包括焊接系統(tǒng)、溫感掃描系統(tǒng)、傳感控制系統(tǒng)1以及計算機輔助系統(tǒng)2，計算機輔助系統(tǒng)對工藝參數(shù)進行處理和計算，以曲線或者圖形的形式輸出結(jié)果，同時伴隨便于分辨焊縫溫度梯度分布的紅外熱圖像的輸出。所述的焊接系統(tǒng)包括焊機3與焊槍31，所述的焊機3與焊槍31相連，所述的溫感掃描系統(tǒng)由tps主箱和tps探頭4以及保護氣源41組成，所述的保護氣源41為氬氣源。所述的tps探頭4固定在焊槍31上，所述的tps主箱和tps探頭4以及保護氣源41通過線纜相連，所述的tps探頭4位于焊槍31的后方，所述的tps探頭4對已經(jīng)凝固并仍處于紅熱狀態(tài)焊縫進行跟蹤式掃描，經(jīng)由傳感控制系統(tǒng)1將數(shù)據(jù)傳給計算機輔助系統(tǒng)2。所述的tps探頭4包括紅外接收器42，所述的紅外接收器42前端設(shè)有孔準直器43，所述的孔準直器43上設(shè)有由若干彼此相互平行的管狀結(jié)構(gòu)形成的測量通道。所述的測量通道由16-22個管狀結(jié)構(gòu)組成。所述的紅外接收器42與孔準直器43之間還設(shè)有保護氣進口44。所述的焊接系統(tǒng)還包括循環(huán)冷卻水機構(gòu)5，所述的循環(huán)冷卻水機構(gòu)5分別于焊槍31和tps探頭4連接。當tps探頭的溫度超過50℃時，循環(huán)水自動對其進行冷卻。本發(fā)明選用低碳鋼q235為母材，尺寸為100mm×100mm×3mm，填充材料是直徑為1.2mm的er50-6焊絲，焊接方法為鎢極氬?。╰ig）焊接,設(shè)備為福尼斯公司的magicwave3000逆變?nèi)珨?shù)字化氬弧焊機。表1：焊接實驗參數(shù)編號鎢極高度/mm焊接電流/a送絲速度m/min焊接速度m/min15-61400.340.242大于81400.340.2435-61400.34大于0.4由圖4可見當電弧與焊縫產(chǎn)生偏移后，熔池圖像的分布同樣向上產(chǎn)生了偏移，在熱后外圖像上可以看到熔池偏移。偏離中心位置的焊槍會引起不對稱的熔深，當焊槍的偏移位置較小且肉眼很難發(fā)現(xiàn)時，將嚴重危害焊接結(jié)構(gòu)的安全使用性，通過紅外實時監(jiān)測技術(shù)可有效控制該類缺陷。未熔合缺陷存在時，電壓曲線也出現(xiàn)較大波動。圖5由于夾渣的存在，阻礙了溫度的擴散，導(dǎo)致該處溫度略低于焊縫其他部分，并且隨著夾渣體積的增大，溫度降低越大，當夾渣較大時，甚至會引起熄弧現(xiàn)象。當焊接速度由40cm/min降到24cm/min時，紅外熱圖像（圖6）上顏色逐漸變淺，焊縫寬度逐漸變大。紅外測溫是非接觸式在線方式，測量速度快、范圍寬、靈敏度高，對于被測溫度場無干擾，是一種快速、有效、定性的檢驗結(jié)構(gòu)狀態(tài)的工具。紅外實時檢測焊接過程就是通過紅外掃描儀對熔池進行監(jiān)測。焊接熔池的成型能夠反映焊縫外觀以及存在的缺陷等信息，對焊接缺陷的檢測提供了一個廣泛的可能性。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12