摘要：现行国家标准规定超声波探伤薄板铝合金的厚度应大于8 mm，对于厚度小于8 mm的薄板铝合金，超声波探伤始终存在一定的问题。因此，本文采用K值研究薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤，以斜探头对铝合金焊缝进行超声波检测，薄板铝合金的厚度为5 mm，同时，对焊缝中检测到的问题进行了相应的试验，确认厚度为小于8mm，因此，可以得出，在薄板铝合金焊缝中使用超声波探伤是可行的。此外，本文对焊接的定量问题通过自制的特殊铝合金焊接缺陷对比，旨在实现利用薄板铝合金焊缝中利用超声波对缺陷进行研究。
关键词：薄板铝合金焊缝；缺陷超声波；探伤
在车辆重量较小的情况下，将薄板铝合金用于车辆中是目前车辆在量产过程中常用的设施。随着全球经济的不断发展，车辆铝合成为了主流。相对应钢材来讲，铝合金往往密度较低，同时具有较硬的强度，相比于钢材塑性较强。因此，铝合金在铸造、锻造和冲压工艺中广泛应用，同时，由于其耐腐蚀性较强以及易回收的特点，已经逐步取代了钢材，成为了市场中常用的钣金材料。根据对市场材料用量的研究 目前，市场已经开始使用铝合金材料并且逐渐淘汰钢材，这种做法不仅能够大大提高车的质量，同时能够将车辆制造业的成本降低30％至40％，将发动机成本降低30％，同时，使用铝合金能够加降低材料中的化学物理对人们的身体健康的影响和环境的损坏。在薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤的过程中，利用超声波探伤试验能够将薄板铝合金焊缝中的缺陷进行缺陷，在探伤的过程中，探头的选择以及对比试样的制作十分重要，在探索的过程中，本文选择了K值和短边斜角探头并进行了特殊的对比测试。
1 具体实验内容
薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤原理是在探伤的过程中，将超声波折射在铝合金的薄板中。若超声波在铝合金板中发生折射现象，这就表明焊缝中存在缺陷。反之，若超声波在铝合金板中并没有发生折射现象，这就表明焊缝中不存在缺陷。在超声波探伤的过程中，首先探头应当接收超声波并将超声波显示在荧光屏上，根据反射的弧度、角度以及振幅的大小，判断焊缝中存在缺陷的形状、大小和位置，同时根据以上特点判断该缺陷的等级。所以，在选择探头的过程中应当根据实际情况进行对比分析，考虑到在探伤的过程中可能存在的其他如材料因素等影响，实现对焊缝缺陷的探伤[1]。
（1）探头的选择
当检测时，近场区域中的波形变化较为复杂，同时，探头应当接收超声波并将超声波显示在荧光屏上以及判断焊缝中存在缺陷的形状、大小和位置。因此，超声波的声程应当尽可能在近场区域内，以便在近场区域外控制声程范围，可有效避免缺失检测和缺陷误差。由于反射波越高，薄板铝合金的焊缝通常使用DAC曲线量化。然而，考虑到测试对象的薄度，仅使用一个尺寸的水平无法更准确地量化薄板焊缝缺陷。
（2）频率
可以提高薄板铝合金的高检测频率以满足检测小为5MHz的探头。
（3）K值
对于薄板工件，应使用具有大K值的探头。本文在实验的过程中，选取了了探头频率为f = 5 MHz，晶圆尺寸为8 mm×8 mm，铝合金横波声速为Cs = 3100 m/s的[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从入射点到晶片的距离是L = 15mm，并且铝合金中的横波波长λs2= Cs / f = 0.62mm[3]。计算出当K值增加时，铝合金中声波的近场长度将减小，这有利于探伤工作的进行，但是过大的K值也将导致产生表面波。
（4）制作特殊比较试块
本文在研究的过程中设计了特殊比较试块。本文的比较试块由铝合金制成，具有与试验材料相同或相似的声学和化学特性。本文的铝合金比较试块由4组16个横孔组成，具有不同的孔径和深度。
（5）AVG曲线
通过AVG曲线能够调整反射波，同时在反射回波为80°的情况下，说明此时能够看出焊缝中的缺陷[4]。
2 试验结果及验证
使用在试验中选择的5P8×8K3倾斜探头，对薄板铝合金对接焊缝1号，2号和3号进行超声波检查。在检查的过程中，发现利用超声波探伤能够检测焊缝的缺陷。因此，本文选择每组样品出现的焊缝缺陷进行研究，并在实验的过程中记录缺陷的位置以及超声波的振幅。同时，对焊接出现的问题进行了位置校准，通过AVG曲线调整反射波。通过将它们与曲线的定量结果进行比较，验证了超声波探伤测试中缺陷定位和量化的准确性。将验证结果与超声波测试结果进行比较和测试。测试结果表明，超声波测试对于厚度小于8 mm的铝合金焊缝是可行的，与生产测试块相比，超声波测试铝合金焊缝具有对特殊的焊接缺陷的检测方式。同时，可以利用AVG曲线实现对薄铝合金的定量分析和焊接缺陷。实验结果表明，在常规超声检测的不确定性中可以忽略定量误差。因此，薄板的铝合金焊接部分采用绘制AVG曲线的方法，可以实现超声波探伤过程中对缺陷尺寸的定量要求的监测[5]。
3 结论
相对应钢材来讲，铝合金往往密度较低，同时具有较硬的强度，相比于钢材塑性较强。因此，铝合金在铸造、锻造和冲压工艺中广泛应用，同时，由于其耐腐蚀性较强以及易回收的特点，已经逐步取代了钢材，成为了市场中常用的钣金材料。现行国家标准规定超声波探伤薄板铝合金的厚度应大于8 mm，对于厚度小于8 mm的薄板铝合金，超声波探伤始终存在一定的问题。因此，本文采用K值研究薄板铝合金焊缝中缺陷超声波探伤，对通过自制的特殊铝合金焊接缺陷进行对比，旨在实现利用薄板铝合金焊缝中利用超声波对缺陷进行研究。
参考文献：
[1] 范子杰，桂良进，苏瑞意.车辆轻量化技术的研究与进展[J].汽车安全与节能学报，2014，5（1）：1.
[2] 董政，史朝刚，刘晓磊，等.超声波探伤不确定度评估[J].物理测试，2017，35（6）：54.
[3] 刘英转.钢板中常见超声波探伤缺陷识别与分析[J].物理测试，2017，35（1）：51.
[4] 梁志雄.关于金属结构焊缝超声波探伤方法的探讨[J].建材发展导向：上，2017，15（6）：68.
[5] 李金浩.圆棒手动超声波探伤灵敏度调整及缺陷定量评定[J].山东冶金，2017（5）：47.
论文作者:梁志伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：铝合金论文; 超声波论文; 薄板论文; 缺陷论文; 过程中论文; 本文论文; 厚度论文; 《基层建设》2019年第3期论文;