CN112014466A - 齿轴焊接件焊缝的轴肩外侧斜面超声波探伤方法 - Google Patents

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罗永鑫
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Abstract

一种齿轴焊接件焊缝的轴肩外侧斜面超声波探伤方法，在探头前部、超声波射出前方处设置反射镜面，使探头发出的超声波经镜面反射后到达工件表面，超声波通过工件表面射入工件内部进行探伤，并通过预置缺陷标准件以作为标定设备参数实现从焊接件轴肩外侧斜面超声波探伤。本发明能够应用在内孔孔径小，甚至没有内孔或者螺纹孔的焊接零件的焊缝探伤，不论零件焊缝外侧区域为垂直面或者斜面都能适用，具有较高的适应性。

Description

齿轴焊接件焊缝的轴肩外侧斜面超声波探伤方法
技术领域
本发明涉及的是一种工业生产领域的技术，具体是一种齿轴焊接件焊缝的轴肩外侧斜面超声波探伤方法。
背景技术
焊接工艺广泛应用于工业生产领域，而在汽车领域，激光焊接是汽车齿轴类零部件焊接中最主要的手段。由于激光焊接功率高、速度快，近年来得到广泛的运用。但如零件清洁不到位、工艺参数设置不合理、压配力或环境不合适等都可能会造成焊缝产生缺陷。判断焊缝缺陷往往是按照工艺文件抽取焊接后零件进行金相剖切的方式对焊缝进行检测，抽检就存在漏检的风险。现有技术中超声波探伤是无损检测焊缝质量的手段之一，常规的超声波检测是将检测探头伸入零件内孔进行探伤，由于探头尺寸并不能适用于所有零件的内孔。而一般外侧轴肩以斜面形式为主，所以从零件外侧斜面实现超声波探伤就很有必要。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种齿轴焊接件焊缝的轴肩外侧斜面超声波探伤方法，能够从外侧利用超声波探测零件焊缝存在的缺陷。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明在探头前部、超声波射出前方处设置反射镜面，使探头发出的超声波经镜面反射后到达工件外表面，超声波通过工件表面射入工件内部，然后再通过分析反射回波的方式进行探伤。并通过预置缺陷标准件以作为标定设备参数实现从焊接件轴肩外侧斜面超声波探伤。
所述的超声波探伤是从焊接件轴肩外侧斜面进行。
所述的超声波是从探头处发出，经镜面反射后射向焊接件轴肩外侧。
所述的反射镜优选为不锈钢制成。
所述的预置缺陷标准件具体是指：在标准工件上由内向外预置平底孔和环形槽。
所述的标定参数具体是指：探头与竖直方向的角度，零件轴中心线与竖直方向的角度，与探头固定的探伤反射镜与工件相对位置，设备的增益值，缺陷反射波门限设置。通过标准件的测试结果与理论值进行对比，判定设备的准确性。
技术效果
解决因内孔尺寸小、螺纹孔、台阶孔、其他不规则形状或无内孔造成无法从内孔进行超声波探伤的难题。本发明创新性的使用外侧探伤方法，能够应用在上述结构的焊接零件的焊缝探伤，不论焊接件轴肩外侧区域为斜面或者竖直面(与轴中心线平行)，具有较高的适应性。
附图说明
图1为本发明的超声波反射示意图；
图2为本发明的探伤实施示意图；
图3a为标准件的预置缺陷的俯视图；图3b为图3a中A-A剖面图；图3c为图3a中C放大图；图3d为图3a中B-B剖面图；
图4为标准件的探伤反射波结果图；
图5为本发明的探伤实际运用实施例图；
图中：待测工件1、焊缝2、工件轴肩外侧斜面3、探头4、反射镜5、环形缺陷槽6、缺陷孔7、缺陷孔8、缺陷孔9。
具体实施方式
如图1和2所示，本实施例为某传动轴齿焊接总成，轴内孔直径为8-12mm螺纹孔，探头无法实施中心孔内侧探伤。
本实施例通过在与探头4中心线呈45°夹角的位置设置反光镜5使射出超声波与反射波的夹角呈90°，反射波射通过待测工件1的表面射入工件内部，对遇到内部不连续面(缺陷：如裂纹、气孔等)发射的回波进行采集分析，计算出焊缝缺陷的尺寸并加以评判。
本实施例中待测零件1的轴肩外侧斜面与零件中心线夹角为8-15°。
本实施例调整探头4角度使探头4与竖直方向的夹角为0～30°，再调整待测工件1角度使待测工件1与竖直方向的夹角为0～30°。同时调整反射镜顶端与待测零件齿轮副板之间间距1-3mm；
如图3所示，所述的标准件预置缺陷具体是：工件环形槽6和由内向外的平底孔7,8,9。
缺陷6为30°环形缺陷槽以探测出未焊接工件。
缺陷7为
Figure BDA0002078991460000021
平底孔，位于焊缝中间位置。
缺陷8和9均为
Figure BDA0002078991460000022
平底孔，分别位于焊缝上端面和焊缝底部位置。
如图4所示，四个回波波峰依次为30°环形槽6、
Figure BDA0002078991460000023
平底孔7、
Figure BDA0002078991460000024
平底孔8和
Figure BDA0002078991460000025
平底孔9的预置缺陷探伤反射波10、11、12、13。
标定过程是指，通过设备探测出的缺陷大小与理论设计值进行比较，确定设备的反射镜(与探头固定一起)与零件间间距、零件和探头角度、增益值、反射波门限值。
在标定设备精度时选用一个缺陷作为设备探测精度的初始标定。
本实施例中选用
Figure BDA0002078991460000026
的平底孔作为设备精度的标定，探测结果要求误差±0.2％；其他缺陷误差要求±0.5％。
所述的设备探测深度是通过标准件的上部、中部和下部分别设置的
Figure BDA0002078991460000031
Figure BDA0002078991460000032
的缺陷孔7、8、9判定，三个缺陷均能被探测出来且满足误差即为OK。
本实施例标准件的探伤结果与设计值之间的符合性对比结果见下表：
Figure BDA0002078991460000033
本实施例预置的四个缺陷均被探测出；且各缺陷实测结果占焊缝2长度的百分比与理论计算值对比，均在可接受范围。
如图5所示，对实际工件进行探伤，适用于待测工件1的轴肩外侧为倾斜面，探伤时轴肩需探伤部位浸入水中，设定增益值为50～70dB，反射波门限值为25-40％。探头4和反光镜5保持不动，待测工件1以中心线为轴转动，完成探伤工作即可分辨出焊缝2内部缺陷及未焊接部分。
如内孔为螺纹、无孔或台阶形式及其他不规则形状，均可使用本发明外侧实施超声波探伤方案。
如轴肩外侧为直角(与轴中心线平行)或其他角度，均可通过调整探头和零件的角度、设备工艺参数实施外侧超声波探伤。
通过外侧超声波探伤可解决因各种原因造成传统内孔探伤方式无法实施的情形，保证零件质量。
本发明可以解决因内孔尺寸小、螺纹孔、台阶孔、其他不规则形状或无内孔造成无法从内孔进行超声波探伤的难题。本发明创新性的使用外侧探伤方法，能够应用在上述结构的焊接零件的焊缝探伤，不论焊接件轴肩外侧为一定角度的斜面或者竖直面(与轴中心线平行)，具有较高的适应性。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种齿轴焊接件焊缝的轴肩外侧斜面超声波探伤方法，其特征在于，在探头前部、超声波射出前方处设置反射镜面，使探头发出的超声波经镜面反射后到达工件表面，超声波通过工件表面射入工件内部进行探伤，并通过预置缺陷标准件以作为标定设备参数实现从焊接件轴肩外侧斜面超声波探伤；
所述的预置缺陷标准件是指：在标准工件上由内向外预置平底孔和环形槽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的标定参数具体是指：探头与竖直方向的角度，零件轴中心线与竖直方向的角度，与探头固定的探伤反射镜与工件相对位置，设备的增益值，缺陷反射波门限设置，通过标准件的测试结果与理论值进行对比，判定设备的准确性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的超声波探伤是指：通过探测在焊缝上部、中部、底部预置的缺陷确定探伤深度进而判定焊缝深度合格与否，通过预置不同尺寸的缺陷孔判定设备精度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的反射镜面为不锈钢制成，其设置的倾角为45°，使射出超声波与反射波的夹角呈90°，反射波射通过待测工件的表面射入工件内部。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的工件的轴肩外侧斜面与零件中心线夹角为8-15°；调整探头与竖直方向的夹角为0～30°，再调整工件角度与竖直方向的夹角为0～30°，反射镜顶端与工件的齿轮副板之间间距1-3mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的预置缺陷标准件的至少一个缺陷作为设备探测精度的初始标定。
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