杨岩峰焊接技术及自动化毕业论文

杨岩峰焊接技术及自动化毕业论文内容摘要：

七台河职业学院 TOFD 技术局限性： a）近表面存在盲区，对该区域检测可靠性不够 b）对缺陷定性比较困难 c）对图像判读需要丰富经验 d）横向缺陷检出比较困难 e）对粗晶材料，检出比较困难 f）对复杂几何形状的工件比较难测量 穿透法是采用一发一收双探头分别放置在工件相对的两端面，依据脉冲波或连续波穿透工件之后的能量变化来检测工件缺陷的方法。 穿透法如图所示，其中（ a）为无缺陷时的波形，（ b）为有缺陷时的波形。 依据工件的共振特性来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。 常用于工件测厚。 目前很少使用共振法测厚。 测厚原理，从超声波理论可知，超声波（连续波）垂直入射到平板工件底面，当工件厚度为 错误 !未找到引用源。 的整数倍时，反射波与入射波互相叠加，形成驻波，产生共振。 这时工件厚度与波速、频率的关系为 ： 即： 毕业论文：超声波探伤在设备焊接缺陷中的检测和分析 12 七台河职业学院 式中 δ工件厚度； λ工件中波长； ｃ工件中波速； 错误 !未找到引用源。 工件中第 n 次共振频率 当 n=1 时，所得 错误 !未找到引用源。 为工件的基频率。 测得两个相邻的共振频率后，可由下式得到工件的厚度： A 型显示和超声成像 按超声信号的显示方式，可将超声检测方法分为 A 型显示和超声成像方法，其中超声成像显示按成像方式的不同又可再分为 B、 C、 D、 S、 P 型显示等。 A 型显示 A 型显示是一种波形显示，是将超声信号的幅 度与传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来，横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅度。 A 型显示是最基本的一种信号显示方式。 此时，示波管的电子束是振幅调制的。 换言之， A 型显示的内容是探头驻留在工件上某一点时，沿声束传播方向的回波振幅分布。 结合脉冲反射法的 A 型显示超声检测是目前用的最多的一种方法，目前特种设备行业常用的 JB/ 标准规定的就是 A 型脉冲反射式超声波检测，采用该方法时，检测结果受检测人员的素质、经验等人为因素影响较大。 超声成像方法 超声成像就是用超声波获 得物体可见图像的方法。 由于声波可以穿透很多不透光的物 故利用声波可以获得这些物体内部结构声学特性的信息，超声成像技术将这些信息变成人眼可见的图像，即可以获得不透光物体内部声学特性分布的图像。 物体的超声图像可提供直观和大量的信息，直接显示物体内部情况，且可靠性、复现性高，可以对缺陷进行定量动态监毕业论文：超声波探伤在设备焊接缺陷中的检测和分析 13 七台河职业学院 控。 一般而言，超声成像方法是基于 A 型显示形成的工件不同截面的图像显示，大都具有自动数据采集、自动数据处理和自动作出评价的功能。 超声成像方法发展到现代，主要采用扫描接收信号、再进行图像重构的方式，因此又称为超声扫描成像 技术，起初主要为 B、 C 扫描成像，随后为检测焊缝而开发出 D、 P 扫描（投影扫描成像）；因为相控阵技术的出现，又出现 S 扫描（扇形扫描成像）等。 而对应的， A型显示又可称为 A 扫描显示。 1. B、 C、 D 扫描成像 B 扫描显示的是与声束传播方向平行且与工件的测量表面垂直的剖面； D 扫描所显示的是与声束平面及测量表面都垂直的剖面； C 扫描所显示的则是工件的横断面。 B、 C、 D 扫描成像设备较简单、操作容易，已成为最普及的三种超声成像方法。 其中的 B 扫描广泛用于医疗诊断，俗称 B 超。 现在用 于无损检测也取得了良好的效果。 毕业论文：超声波探伤在设备焊接缺陷中的检测和分析 14 七台河职业学院 2. P 扫描成像 P 扫描是“投影成像扫描”的简称，是专为检测焊缝而开发的其工作原理如图所示。 两个斜探头位于焊缝两侧并按事先规划好的方式扫描，扫查可手动或自动。 测到的声波以 1dB甚至更小的精度记录与硬盘上，然后，将测得的结果送入 P 扫描处理器，它以声线理论为基础进行计算，并将计算结果以两个投影图的方式显示：一个是俯视图，投影面平行于表面；另一个是侧视图，投影面平行于焊缝，且垂直于表面。 因此， P 扫描实际上是一种同时显示C 扫描图像（侧视）和 D 扫描图像（侧视）的商品化成像系统。 在图中 W 是焊缝加上其热影响区的宽度， H 是焊缝厚度。 为帮助正确判别缺陷， P 扫描显示时，在两个视图的下方有一个附加的显示图。 该图显示出以分贝标度的回波振幅大小，该振幅是沿焊缝宽度方向测得的所有回波振幅的最大值，显示图中的虚线表示两个视图中的显示阀值，该显示图有些类似A 扫描显示。 P 扫描原理 按波型分类的超声检测方法 根据检测采用的波型，超声检测方法可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。 纵波法 使用纵波进行检测的方法，称为纵波法。 在同一介质中传播时，纵波速度大于其他 波型的速度，穿透能力强，对晶界反射或散射的敏感性不高，所有可检测工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的检测。 1. 纵波直探头法 使用纵波直探头进行检测的方法，称为纵波直探头法。 波束垂直入射至工件检测面，以不变的波型和方向透入工件，所以又称垂直入射法，简称垂直法，如图所示。 毕业论文：超声波探伤在设备焊接缺陷中的检测和分析 15 七台河职业学院 垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的检测，该法对于与检测面平行的缺陷检测效果最佳。 由于垂直法检测时，波型和传播方向不变，所以缺陷定位比较方便。 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折射纵波进行检测的方法 ，称为纵波斜探头法。 此时，入射角小于第一临界角α 1，工件中即有纵波也有横波，由于纵波传播速度快，几乎是横波的两倍，因此可利用纵波来识别缺陷和定量，但注意不要与横波信号混淆。 一般来说，小角度纵波斜探头常用来检测探头移动范围较小、检测范围较深的一些部件，如从螺栓端部检测螺栓，多层包扎设备的环焊缝等。 对于粗晶材料，如奥氏体不锈钢焊接接头的检测，也常采用纵波斜探头法检测。 在 TOFD检测技术中，使用的探头一般也为纵波斜探头。 横波法 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用波型转换得到横波进行检测的方法， 称为横波法。 由于入射声束与检测面成一定夹角，所以又称斜射法。 斜射声束的产生通常有两种方式，一种是接触法时采用斜探头，有晶片发出的纵波通过一定倾角的斜楔到达接触面，在界面处发生波型转换，在工件中产生折射后的斜射横波声束；另一种是利用水浸直探头，在水中改变声束入射到检测面时的入射角，从而在工件中产生所需波型和角度的折射波。 横波法主要用于焊接接头和管材的检测，是目前特种设备行业中应用最多的一种方法。 检测其他工件时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现与检测面有一定倾角的缺陷。 表面波检测 使用表 面波进行检测的方法，称为表面波法。 对于近表面缺陷的检测，表面波是有效的检测方法。 表面波只在物体表面下几个波长范围内传播，当其沿表面传播的过程中遇到表面裂纹时，表面波的传播如图所示： 毕业论文：超声波探伤在设备焊接缺陷中的检测和分析 16 七台河职业学院 表面波传播到表面裂纹的情况图 （ 1） 一部分声波在裂纹开口处仍以表面波的型式被反射，并沿物体表面返回。 （ 2） 一部分声波仍以表面波的型式沿裂纹表面继续向前传播，传播到裂纹顶端时，部分声波继续以表面波的型式沿裂纹表面向前传播。 （ 3） 一部分声波在表面转折处或裂纹顶端转变为变形纵波和变形横波，在物体内部传播。 在表面波检测中，主 要利用表面波的上述特性来检测表面和近表面裂纹。 表面波传播时，表面层质点的运动状态具有纵波和横波的综合特性，质点运动轨迹是限于 XOZ 平面内的椭圆，如图 表面波传播示意图 板波检测 使用板波进行检测的方法，称为板波法。 主要用于薄板、薄壁管等形状简单的工件检测。 板波充塞于整个工件，可以发现内部的和表面的缺陷。 但是检出灵敏度除取决于仪器工作条件外，还取决于波的形式。 1. 板波的种类 毕业论文：超声波探伤在设备焊接缺陷中的检测和分析 17 七台河职业学院 板中传播的超声波受板面的影响，当频率、板厚、入射超声波的速度之间满足一定的关系时，声波就能顺利通过。 狭义的讲，板波 仅指板中传播的兰姆波，广义的讲也包括圆棒、方钢和管中传播的波。 根据考虑方面的不同，板波可按如下几个方面分类： （ 1）根据质点震动情况分类 质点振动方向与表面平行的横波（简称 SH 波）射向边界面时，反射波仍然是 SH 波。 SH 波如果射向薄板，就在薄板中产生 SH 波。 如在板中传播的波中既有振动方向与板面垂直的。