装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺及其确定方法技术

本发明专利技术公开了装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺及其确定方法，属于超声波检测领域。解决了装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝剖口、结构和成型较复杂，整车装配后车体结构复杂，不宜采用射线和手工超声波检测工艺进行检测的问题。该超声波检测工艺确定方法，模拟仿真焊缝结构及各类型缺陷，提出关键焊缝最合适的多波束超声波仿真检测工艺，其中包括：45°二次横波检测焊缝上部，75°横波检测焊缝中部，60°横波检测焊缝根部，在实际检测工艺中增加51°表面波，可以检测出焊缝表面及近表面裂纹。使用该发明专利技术工艺对焊缝进行扫查，一次检测覆盖焊缝全部位置，实现装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝的超声波检测。

Multi beam ultrasonic testing technology for vehicle body weld of armored vehicle and its determination method

The invention discloses an armored vehicle body weld multi beam ultrasonic detection technology and a determination method thereof, belonging to the field of ultrasonic detection. The key weld seam, structure and forming of the aluminum alloy shell car body of armored vehicle are complicated. The complex structure of the car body after assembly is not suitable for detection by the technology of ray and manual ultrasonic testing. The ultrasonic testing method is used to simulate the weld structure and various types of defects, and the most suitable multi beam ultrasonic simulation testing technology for the key welds is proposed, including the 45 degree and two transverse wave detection of the upper weld, the 75 degree transverse wave detection in the middle of the weld, the 60 degree transverse wave detection welding joint root, and the increase of 51 in the actual detection process. The surface and near surface cracks can be detected by the surface wave. The welding seam is scanned by the invention, and the whole position of the weld is detected at once. The ultrasonic inspection of the key weld of the aluminum alloy shell car body of the armored vehicle is realized.

【技术实现步骤摘要】
装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺及其确定方法
本专利技术属于超声波检测领域，涉及装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝多波束超声波检测工艺。
技术介绍
本专利技术所涉及的装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝属于对接焊缝，焊缝中容易存在气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹等缺陷，焊缝质量直接影响到装甲车辆的使用可靠性。目前国内对装甲车辆铝合金薄壳车体焊缝缺陷采用X射线和手工超声等工艺检测。由于装甲车辆铝合金薄壳车体焊接成型后，焊缝结构复杂等因素影响，只有局部焊缝可采用X射线检测，大部分不适宜；常规超声检测方法是使用多种入射角探头(每检测一次只能用一个探头)，固定的角度手工扫查，扫查范围小，轨迹单一，每条焊缝需扫查多次，检测效率低下，盲区较大，漏检率高，不能检测表面缺陷。装甲车辆铝合金车体焊缝剖口、结构和成型较复杂，整个车体成型后，不易采用射线和手工超声波检测方法进行检测。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝难以用常规无损检测方法进行缺陷检测的问题，本专利技术提出的多波束超声波检测工艺及确定方法，一次检测覆盖焊缝全部位置，实现装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝的超声波检测。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，该方法包括下述步骤；第一步：焊缝仿真:根据焊缝结构及焊缝所在车体位置，对每种角度焊缝结构进行仿真，并确定不同角度焊缝的检测面；第二步：缺陷仿真：装甲车辆针对车体判定焊缝可能产生的缺陷类型和位置，将每种焊缝的不同位置仿真各种缺陷的类型及位置；缺陷类型包括表面裂纹、内部气孔、夹杂、未熔合及根部未焊透；缺陷分为体积型缺陷和面积型缺陷，在仿真中Ф2mm球孔和2mm*2mm分别代表体积和面积型缺陷；第三步：工艺仿真：对探头波束、频率、探头晶片尺寸和检测波参数进行仿真，建立焊缝各区域最合适的波束类型及参数组合；(1)对探头波束进行仿真,确定探头波束：对于焊缝内部，采用非聚焦探头；针对根部未焊透缺陷，采用聚焦探头；(2)对探头频率进行仿真，确定探头频率；(3)对探头晶片尺寸的仿真，确定探头晶片尺寸；(4)对检测波进行仿真，确定探头检测波折射角和入射角，选择多个探头多个角度进行仿真；第四步，编制工艺；根据上述仿真结论，形成焊缝多波束检测工艺。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，探头频率采用5MHz；探头选择Φ9mm晶片探头。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，除了按照仿真过程中得到的各个检测参数进行检测之外，还包括采用入射角为51°的表面波进行检测。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，在上述的缺陷仿真中，具体包括以下缺陷的类型及位置：左、右两侧坡口表面的仿真未焊透缺陷D1和D5，缺陷尺寸为2mm×2mm；焊缝坡口内部左、右两侧位置的仿真未焊透缺陷D2和D4，缺陷尺寸为2mm×2mm；在焊缝根部仿真的纵向裂纹D3和焊缝表面中部仿真的纵向裂纹D6，裂纹尺寸为2mm×2mm；在焊缝表面中部仿真横向裂纹D7，裂纹尺寸为2mm×2mm；在焊缝1/3T处仿真内部夹杂缺陷S1，尺寸为Ф2mm；在焊缝1/2T处仿真内部气孔缺陷S2，尺寸为Ф2mm球孔；在焊缝内部任意位置仿真两个Ф2mm球孔缺陷S3，两个缺陷之间距离小于2mm，T为焊缝厚度。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，还包括第五步，制作真实焊缝缺陷试块；以及第六步，进行焊缝缺陷试块检测，达到进行一次检测或二次检测出所有缺陷，得到最终的检测工艺。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，其特征在于，第六步中，若不能一次或二次检测出所有缺陷，调整检测波入射角度和调整检测波频率。装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺，其特征在于，该工艺内容如下：(1)探头波束：对于焊缝内部，采用非聚焦探头；对于焊缝根部，采用聚焦探头；(2)确定探头频率：采用5MHz；(3)探头晶片尺寸：选择Φ9mm晶片探头；(4)至少采用5个探头，各个探头入射角及具体检测方法如下：A.采用折射角为45°二次横波，探头距焊缝中心线距离:30.5mm，检测焊缝上部靠近探头一侧；B.采用折射角为45°二次横波，探头距焊缝中心线距离:22.5mm，检测焊缝上部中间位置；C.采用折射角为75°横波，探头距焊缝中心线距离:22.2mm，检测焊缝中部；D.采用折射角为60°横波，探头距焊缝中心线距离:22.2mm，检测焊缝根部；E.采用表面波，探头距焊缝中心线距离:22.2mm，检测焊缝表面及近表面；(5)预先按照各个探头检测波的入射角或折射角和探头距离焊缝中心的位置，确定探头的方向和位置，并对各个探头进行固定；探头的各个参数预先进行设置，用于一次检测。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺，其特征在于，所应用的焊缝为对接焊缝。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺，其特征在于，该工艺经过权利要求1、2或3所述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法进行得出。优选地，上述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺，其特征在于，焊缝仿真过程采用的仿真结构为：V型坡口，两焊件表面呈172°，坡口呈88，焊缝高度和宽度分别为：12mm和33mm。(三)本专利技术的关键点：1、通过仿真进行多波束组合设计，不同频率探头与不同角度楔块通过组合完成焊缝的全覆盖，一次性可检测出所有定义的缺陷；一次扫查覆盖焊缝全部位置，实现装甲车辆铝合金薄壳车体关键焊缝的超声波检测。2、利用多波束探头组合可以检出表面缺陷；为了提高焊缝表面缺陷的检出率，在仿真的检测工艺基础上，增加入射角51°表面波。两个折射角45°横波难以检测出D1和D7缺陷，表面波检测焊缝表面及近表面裂纹的检测灵敏度极高，表面波对这两个缺陷的波幅信号较强，同时对D5、D6缺陷的波幅信号也很强，有效提高表面缺陷的检测率。(四)有益效果本专利技术的优点在于，其所专利技术的焊缝超声波检测工艺，可以一次性完成焊缝的全覆盖，降低漏检率，实现对装甲车辆铝合金薄壳车体焊缝缺陷的超声波检测；提高工作效率；通过改变声速和入射角等参数，可实现对钛合金、高温合金、以及对复合材料等大型零部件复杂焊缝进行检测。附图说明图1仿真焊缝结构三维视图；图2仿真焊缝结构剖视图；图3焊缝的仿真缺陷排列俯视图；图4焊缝的仿真缺陷排列侧视图；图5焊缝的仿真缺陷排列截面示意图；图645°横波探头仿真扫查探头一侧示意图；图745°横波探头仿真扫查中间示意图；图875°横波探头仿真扫查示意图；图960°横波探头仿真扫查示意图。其中，1－焊缝表面，2－焊缝1/3T处，3－焊缝1/2T处，4－焊缝2/3T处，5－焊缝根部。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步详细描述。本专利技术基于仿真工艺理论，从焊缝结构、缺陷形式等方面研究，进行检测工艺仿真，提出焊缝多波束检测方法。首先分析焊缝结构，对焊缝进行仿真；其次研究焊缝可能存在的缺陷类型，将缺陷定义在焊缝内；对探头波束、频率、探头晶片尺寸和入射角等参数进行仿真，建立焊缝各区域最合适的波束类型及参数组合；根据关键焊缝的复杂情况和仿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，该方法包括下述步骤；第一步：焊缝仿真:根据焊缝结构及焊缝所在车体位置，对每种角度焊缝结构进行仿真，并确定不同角度焊缝的检测面；第二步：缺陷仿真：装甲车辆针对车体判定焊缝可能产生的缺陷类型和位置，将每种焊缝的不同位置仿真各种缺陷的类型及位置；缺陷类型包括表面裂纹、内部气孔、夹杂、未熔合及根部未焊透；缺陷分为体积型缺陷和面积型缺陷，在仿真中Ф2mm球孔和2mm*2mm分别代表体积和面积型缺陷；第三步：工艺仿真：对探头波束、频率、探头晶片尺寸和检测波参数进行仿真，建立焊缝各区域最合适的波束类型及参数组合；(1)对探头波束进行仿真,确定探头波束：对于焊缝内部，采用非聚焦探头；针对根部未焊透缺陷，采用聚焦探头；(2)对探头频率进行仿真，确定探头频率；(3)对探头晶片尺寸的仿真，确定探头晶片尺寸；(4)对检测波进行仿真，确定探头检测波折射角和入射角，选择多个探头多个角度进行仿真；第四步，编制工艺；根据上述仿真结论，形成焊缝多波束检测工艺。

【技术特征摘要】
1.装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，该方法包括下述步骤；第一步：焊缝仿真:根据焊缝结构及焊缝所在车体位置，对每种角度焊缝结构进行仿真，并确定不同角度焊缝的检测面；第二步：缺陷仿真：装甲车辆针对车体判定焊缝可能产生的缺陷类型和位置，将每种焊缝的不同位置仿真各种缺陷的类型及位置；缺陷类型包括表面裂纹、内部气孔、夹杂、未熔合及根部未焊透；缺陷分为体积型缺陷和面积型缺陷，在仿真中Ф2mm球孔和2mm*2mm分别代表体积和面积型缺陷；第三步：工艺仿真：对探头波束、频率、探头晶片尺寸和检测波参数进行仿真，建立焊缝各区域最合适的波束类型及参数组合；(1)对探头波束进行仿真,确定探头波束：对于焊缝内部，采用非聚焦探头；针对根部未焊透缺陷，采用聚焦探头；(2)对探头频率进行仿真，确定探头频率；(3)对探头晶片尺寸的仿真，确定探头晶片尺寸；(4)对检测波进行仿真，确定探头检测波折射角和入射角，选择多个探头多个角度进行仿真；第四步，编制工艺；根据上述仿真结论，形成焊缝多波束检测工艺。2.根据权利要求1所述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，探头频率采用5MHz；探头选择Φ9mm晶片探头。3.根据权利要求1所述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，除了按照仿真过程中得到的各个检测参数进行检测之外，还包括采用入射角为51°的表面波进行检测。4.根据权利要求1所述的装甲车辆车体焊缝多波束超声波检测工艺确定方法，其特征在于，在上述的缺陷仿真中，具体包括以下缺陷的类型及位置：左、右两侧坡口表面的仿真未焊透缺陷D1和D5，缺陷尺寸为2mm×2mm；焊缝坡口内部左、右两侧位置的仿真未焊透缺陷D2和D4，缺陷尺寸为2mm×2mm；在焊缝根部仿真的纵向裂纹D3和焊缝表面中部仿真的纵向裂纹D6，裂纹尺寸为2mm×2mm；在焊缝表面中部仿真横向裂纹D7，裂纹尺寸为2mm×2mm；在焊缝1/3T处仿真内部夹杂缺陷S1，尺寸为Ф2mm；在焊缝1/2T处仿真内部气孔缺陷S2，尺寸为Ф2mm球孔；在焊缝内部任意位...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜勤，温志强，刘志虹，郭祥辉，苗冬生，焦晶晶，
申请(专利权)人：北京北方车辆集团有限公司，北京北方信恒计量检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11