本發(fā)明屬于激光焊接接頭無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其指代一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接過(guò)程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過(guò)控制激光功率、焊接速度、保護(hù)氣流量等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。熔池內(nèi)的液態(tài)金屬凝固后形成焊縫，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)被焊工件的連接。激光焊接具有能量密度高，焊接速度快、焊縫的深寬比大、晶粒細(xì)小以及熱影響區(qū)窄等優(yōu)點(diǎn)。已被成功應(yīng)用于航空航天，汽車(chē)制造以及微小型零件的精密焊接等領(lǐng)域。

激光焊接過(guò)程中由于材料熔化迅速、冷卻速度快以及受熱不均等原因，使得在焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)?shù)那闆r下，焊縫內(nèi)易形成孔洞、裂紋等缺陷。在新技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，激光焊接缺陷的檢測(cè)問(wèn)題也隨之而出，對(duì)焊接缺陷的無(wú)損檢測(cè)也提出了更高的要求。

目前針對(duì)激光焊接缺陷的主要檢測(cè)方法有目視檢測(cè)、滲透檢測(cè)、超聲檢測(cè)和x射線(xiàn)檢測(cè)。目視檢測(cè)和滲透檢測(cè)只可以檢測(cè)出表面的缺陷。超聲檢測(cè)雖然能檢測(cè)出焊縫內(nèi)部的缺陷，但其主要反映缺陷在（y,z）坐標(biāo)平面內(nèi)的位置、形狀和大小信息，無(wú)法準(zhǔn)確定位缺陷在焊縫三維空間內(nèi)的具體位置。x射線(xiàn)檢測(cè)雖然能檢測(cè)出焊縫內(nèi)部的缺陷，但其主要反映缺陷在（x,y）坐標(biāo)平面內(nèi)的位置、形狀和大小信息，無(wú)法準(zhǔn)確定位缺陷在焊縫三維空間內(nèi)的具體位置。

針對(duì)以上問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)激光焊接缺陷高精度三維無(wú)損檢測(cè)成為業(yè)界人士關(guān)心的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，公開(kāi)了一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法，本發(fā)明采用x射線(xiàn)檢測(cè)以及超聲相控陣檢測(cè)的復(fù)合檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)一個(gè)焊接構(gòu)件的同一部位，用這兩種檢測(cè)方法的兩種數(shù)據(jù)分析同一個(gè)位置，互相佐證。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)法定位缺陷在焊縫三維空間中的具體位置、檢測(cè)成像效果差等問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置，包括x射線(xiàn)源、平板探測(cè)器；所述的x射線(xiàn)源位于焊縫工件（母材）的焊縫區(qū)域上方，平板探測(cè)器位于焊縫區(qū)域下方，x射線(xiàn)源與平板探測(cè)器表面呈垂直關(guān)系，平板探測(cè)器表面與焊縫工件呈平行關(guān)系；所述的焊縫區(qū)域上方還設(shè)置有超聲相控陣探頭。

進(jìn)一步，所述的x射線(xiàn)源以及平板探測(cè)器通過(guò)第二數(shù)據(jù)線(xiàn)纜分別與圖像控制單元一端相連，圖像控制單元另一端連接于計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步，所述的超聲相控陣探頭通過(guò)第一數(shù)據(jù)線(xiàn)纜與顯示器相連。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)方法，該方法的具體步驟如下：

步驟1，酒精擦拭焊縫區(qū)域并涂上一層超聲檢測(cè)專(zhuān)用耦合劑；

步驟2，經(jīng)x射線(xiàn)檢測(cè)，標(biāo)注出各缺陷所在的(x,y)坐標(biāo)位置；

步驟3，經(jīng)超聲相控陣檢測(cè)，定位出缺陷所在的（y,z）坐標(biāo)位置；

步驟4，結(jié)合上述步驟2以及步驟3所得到的x射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果與超聲相控陣檢測(cè)結(jié)果，從而獲得缺陷在焊縫內(nèi)的三維坐標(biāo)位置。

進(jìn)一步，所述的步驟1具體為：

1.1，對(duì)激光焊接接頭，使用機(jī)加工方法將焊縫余高和表面污染物去除，使焊縫表面保持光滑平整；

1.2，將x射線(xiàn)源置于焊縫區(qū)域上方，平板探測(cè)器位于焊縫區(qū)域下方，x射線(xiàn)源與平板探測(cè)器表面呈垂直關(guān)系，平板探測(cè)器表面與焊縫工件呈平行關(guān)系；

1.3，打開(kāi)超聲相控陣檢測(cè)儀，設(shè)置檢測(cè)的工藝參數(shù)；用酒精擦拭焊縫表面，然后在焊縫表面涂上一層超聲檢測(cè)專(zhuān)用耦合劑。

進(jìn)一步，所述的步驟2具體為：

2.1，處理設(shè)備自動(dòng)記錄檢測(cè)起始位置，記為坐標(biāo)原點(diǎn)；

2.2，在確定合適的管電壓、管電流之后，啟動(dòng)x射線(xiàn)源，x射線(xiàn)穿透焊縫后，由置于焊縫正下方的平板探測(cè)器接收，平板探測(cè)器將x射線(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光圖像；

2.3，將x射線(xiàn)源放置距焊縫工件表面145mm的位置，使x射線(xiàn)源沿規(guī)劃的路徑勻速移動(dòng)，在移動(dòng)x射線(xiàn)源的同時(shí)觀(guān)察計(jì)算機(jī)中顯示的缺陷位置圖像，記起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，經(jīng)圖像處理，標(biāo)注出各缺陷所在的(x,y)坐標(biāo)位置。

進(jìn)一步，所述的步驟3具體為：

3.1，超聲相控陣探頭隨著x射線(xiàn)源在焊縫上沿相同路徑勻速移動(dòng)，觀(guān)察顯示器中顯示的回波波形圖和回波強(qiáng)度分布圖；

3.2，根據(jù)所得的回波波形圖和回波強(qiáng)度分布圖，定位出缺陷所在的（y,z）坐標(biāo)位置。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

（1）通過(guò)x射線(xiàn)檢測(cè)和超聲相控檢測(cè)的復(fù)合技術(shù)，可以在檢測(cè)過(guò)程中實(shí)時(shí)看到激光焊接焊縫的x射線(xiàn)檢測(cè)圖像和超聲相控陣檢測(cè)圖像，結(jié)合兩者的檢測(cè)圖像，定位出缺陷在焊縫三維空間內(nèi)的位置，用坐標(biāo)(x,y,z)表示；定位結(jié)果包括缺陷位置，形狀和大小等信息；

（2）復(fù)合檢測(cè)方法比單一的檢測(cè)方法對(duì)缺陷的定位精度更高，準(zhǔn)確性更好。并且該方法具備檢測(cè)速度快，檢測(cè)精度高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足激光焊接缺陷在三維空間內(nèi)的定位及定量檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法的焊縫工件示意圖；

圖2是本發(fā)明一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法的裝置示意圖；

圖3是本發(fā)明一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法的實(shí)施例中x射線(xiàn)檢測(cè)圖像；

圖4是本發(fā)明一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法的實(shí)施例中超聲相控陣檢測(cè)圖像；

其中，1-超聲相控陣探頭，2-x射線(xiàn)源，3-焊縫工件，4-焊縫區(qū)域，5-平板探測(cè)器，6-第一數(shù)據(jù)線(xiàn)纜，7-顯示器，8-第二數(shù)據(jù)線(xiàn)纜，9-圖像控制單元，10-計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置及方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)指出此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)裝置，如圖2所示，包括x射線(xiàn)源2、平板探測(cè)器5，所述的x射線(xiàn)源2以及平板探測(cè)器5通過(guò)第二數(shù)據(jù)線(xiàn)纜8分別與圖像控制單元9一端相連，圖像控制單元9另一端連接于計(jì)算機(jī)10；x射線(xiàn)源2位于焊縫工件3的焊縫區(qū)域4上方，平板探測(cè)器位于焊縫區(qū)域4下方，x射線(xiàn)源2與平板探測(cè)器5表面呈垂直關(guān)系，平板探測(cè)器5表面與焊縫工件3，即與母材呈平行關(guān)系；所述的焊縫區(qū)域4上方還設(shè)置有超聲相控陣探頭1，所述的超聲相控陣探頭1通過(guò)第一數(shù)據(jù)線(xiàn)纜6與顯示器7相連。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種激光焊接接頭專(zhuān)用的復(fù)合無(wú)損檢測(cè)方法，具體步驟為：

如圖1所示焊縫區(qū)域4，下面對(duì)焊縫區(qū)域4進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)激光焊接接頭，使用機(jī)加工方法將焊縫余高和表面污染物去除，使焊縫表面保持光滑平整；將x射線(xiàn)源2移至待檢測(cè)焊縫區(qū)域4上方，規(guī)定其檢測(cè)路徑，檢測(cè)準(zhǔn)備工作完畢后，記錄初始點(diǎn)位置，記為坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0)，將x射線(xiàn)源放置距焊縫工件3表面145mm的位置，使x射線(xiàn)源2沿規(guī)劃的路徑勻速移動(dòng)，在移動(dòng)x射線(xiàn)源2的同時(shí)觀(guān)察計(jì)算機(jī)10中顯示的缺陷位置圖像，隨著x射線(xiàn)源2的移動(dòng)，正下方的平板探測(cè)器5將射線(xiàn)源發(fā)出的射線(xiàn)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，這些電子信號(hào)通過(guò)第二數(shù)據(jù)線(xiàn)纜8經(jīng)過(guò)圖像控制單元9傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)10，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。

如圖3所示，以起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，標(biāo)出缺陷所在的(x,y)坐標(biāo)。同時(shí)超聲相控陣探頭1跟隨著x射線(xiàn)源2沿相同路徑勻速移動(dòng)，檢測(cè)到的信號(hào)傳輸至顯示器7中，形成回波波形圖和回波強(qiáng)度分布圖。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果定位出缺陷所在的(y,z)坐標(biāo)，如圖4所示。

檢測(cè)過(guò)程完成后，結(jié)合分析圖3的x射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果與圖4的超聲相控陣檢測(cè)結(jié)果。從圖3的x射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果圖可以看出，焊縫中心有一條裂紋，寬度大概有1mm。在圖4的超聲相控陣檢測(cè)結(jié)果圖中，只有超過(guò)黑色較長(zhǎng)基準(zhǔn)線(xiàn)的回波才是缺陷回波，圖中除了表面回波和底面回波外，在深度1.7mm和2.7mm之間有較強(qiáng)的缺陷回波。由此可以推斷出：在該焊縫內(nèi)，深度在1.7mm至2.7mm之間有一條寬約1mm的裂紋。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。