搅拌摩擦焊缺陷的无损检测技术研究

论文摘要

搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术，避免了气孔、夹杂、凝固裂纹等缺陷的产生，但当焊接工艺参数选择不合理时，焊缝中会出现紧贴、细微和位向复杂的缺陷，增加了无损检测的难度，影响了搅拌摩擦焊技术的推广应用。本文以铝合金搅拌摩擦焊焊缝中常见的包铝层伸入、隧道型缺陷、疏松、未焊透、紧贴型缺陷为检测对象，分析单晶和双晶斜探头检测缺陷的超声静态波形特征。试验结果表明，单晶和双晶斜探头检测的缺陷静态波形较相似。包铝层伸入的静态波形中有两束峰值不同的波峰；隧道型缺陷的静态波形中有多个峰值不同的波峰；疏松的静态波形中有多个峰值相近的波峰，但隧道型缺陷的峰值高于疏松；未焊透的静态波形中只有单束波峰，其峰值高于其它三种缺陷。双晶斜探头检测灵敏度高于单晶斜探头，单晶斜探头可检出尺寸大于2mm的缺陷，双晶斜探头可检出尺寸大于0.8mm的缺陷。针对单晶和双晶斜探头不能检出尺寸小于0.8mm的FSW缺陷这一问题，本文尝试用磁法检测技术对缺陷进行检测，从机理上分析了磁法检测适用于铝合金FSW焊缝缺陷检测的可行性，并选FVM400磁力计对人工缺陷和FSW焊缝缺陷进行了验证。试验结果表明，磁法检测能检测出隧道型缺陷、疏松和紧贴型缺陷；地磁场强度曲线波峰高度大于50nT的位置与FSW缺陷位置有较好地对应关系，FSW缺陷的地磁场强度曲线波峰高度与缺陷长宽比成正比关系；磁法检测技术能够检测出直径为0.4mm的盲孔缺陷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 铝合金的FSW概述
• 1.3 FSW焊缝缺陷的形成机制
• 1.4 缺陷的检测研究现状
• 1.4.1 缺陷无损检测技术及原理
• 1.4.2 缺陷的检测研究进展
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 FSW焊缝缺陷检测技术的选择
• 2.1 超声探头的选择
• 2.1.1 超声探头类型的选择
• 2.1.2 超声探头参数的选择
• 2.1.3 超声检测时FSW焊缝缺陷的定位
• 2.2 磁法检测的选择
• 第3章 试验条件与方法
• 3.1 试验材料与设备
• 3.2 缺陷试样制备
• 3.2.1 焊缝缺陷试样制备
• 3.2.2 人工缺陷试样制备
• 3.3 检测设备
• 3.3.1 超声检测设备
• 3.3.2 磁法检测设备
• 3.4 试验方法
• 3.4.1 超声检测试验方法
• 3.4.2 磁法检测试验方法
• 第4章 FSW焊缝缺陷的超声检测结果及分析
• 4.1 FSW焊缝缺陷单晶斜探头检测结果
• 4.1.1 单晶斜探头检测FSW焊缝缺陷的静态波形分析
• 4.1.2 单晶斜探头检测结果定量分析
• 4.2 FSW焊缝缺陷双晶斜探头检测结果
• 4.2.1 双晶斜探头检测FSW焊缝缺陷的静态波形研究
• 4.2.2 双晶斜探头检测结果定量分析
• 4.2.3 单晶和双晶斜探头的检测灵敏度比较
• 4.3 本章小节
• 第5章 FSW焊缝缺陷磁法检测结果及分析
• 5.1 不含缺陷焊缝的磁法检测结果及分析
• 5.2 人工缺陷的磁法检测结果及分析
• 5.2.1 沟槽缺陷的检测
• 5.2.2 盲孔缺陷的检测
• 5.3 FSW焊缝缺陷的磁法检测试验结果及分析
• 5.3.1 隧道型缺陷的检测
• 5.3.2 疏松缺陷的检测
• 5.3.3 紧贴形缺陷的检测
• 5.3.4 FSW焊缝缺陷的磁法检测定量分析
• 5.4 磁法检测的灵敏度探索试验
• 5.5 磁法与超声的检测结果比较
• 5.6 本章小节
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢