搅拌摩擦焊根部缺陷的无损检测

搅拌摩擦焊根部缺陷的无损检测
孟永乐1 柯黎明2
西安热工研究院有限公司1 南昌航空大学2
Investigation of the nondestructive testing technology in friction stir welding root defects
MENG Yong Le, CAI Hui
1. The department of materials technology in Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd
2. Nanchang Hangkong University, Nanchang, China
[摘要]：本文以铝合金搅拌摩擦焊的根部缺陷为检测对象，采用超声波和涡流检法对其进行检测，
描述了根部缺陷形态与根部缺陷检测信号的关系，得到了两种检测方法所能检出的最小尺寸。结果表
明：双晶斜探头和涡流阻抗探头适用于根部缺陷检测，且两者的检测灵敏度较高；双晶体斜探头能发
现深度大于0.6mm 的根部缺陷，涡流阻抗探头能发现深度大于0.4mm 的根部缺陷。
[关键词]：搅拌摩擦焊；根部缺陷；双晶斜探头；涡流阻抗探头
[abstract]：In this paper, the relationship between the FSW root defects and detection signals with ultrasonic
and eddy detection was studied and the minimum size of the testing defects was compared. The results
showed that the root detects was detected by the double-crystal probe and eddy current impedance probe and
the detection sensitivity of the former was perfect. The root defects with the size greater than 0.6mm was
detected by the double-crystal probe, while the root defects with the size exceeding than 0.4mm was tested
by the eddy current impedance probe.
[key words]：friction stir welding; root defects; the double-crystal probe; the eddy current impedance probe
目前，搅拌摩擦焊(Friction stir welding，FSW)
为铝合金较好的连接方法，它广泛地应用于各种
工业领域[1]。但当焊接参数选择不合理时，焊缝
中仍有缺陷产生，其中根部缺陷是该焊接方法的
常见缺陷，主要是因为搅拌针的长度偏短或下压
量的偏小导致焊缝根部金属未形成原子间连接。
由于根部缺陷存在大大地降低接头强度，而且缺
陷尺寸较小导致人眼无法在焊后立即将其发现，
因此有必要采取适宜的无损检测方法将其检出。
Kinchen[2]等人用射线检测技术只能发现深
度大于30%焊缝厚度的根部缺陷。徐蒋明[3]等人
用常规超声斜探头只能发现深度大于1.4mm 的
根部缺陷。目前还缺乏检出更小深度的根部缺陷
的研究，本文尝试采用双晶斜探头和涡流笔式探
头检测根部缺陷，探索根部缺陷形态和检测信号
的关系以及检测出最小缺陷的能力。
1 检测原理
本文采用双晶斜探头和涡流阻抗探头对焊
缝根部缺陷进行检测。图1 中双晶斜探头的入射
声束遇到根部缺陷时，声束和根部缺陷形成端角
反射，反射回波回到探头形成缺陷回波[4]，借助
缺陷回波的形态可判定根部缺陷的存在性。图2
中涡流阻抗探头产生交变磁场，靠近焊缝根部，
则在焊缝根部处感应出涡流，由于焊缝根部缺陷
的存在会导致感应电流的变化，通过阻抗图可以……

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