[发明专利]激光填丝焊焊缝质量在线检测及评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接的焊缝检测技术，尤其涉及一种激光填丝焊焊缝质量在线检测及评估方法。

背景技术

在冷轧连续生产工艺中，非常重要的一点就是将前行热轧带钢的末端与后续带钢的头部焊接起来形成焊缝，然后使其通过轧线，形成连续轧制，可大大提高生产效率。此时，如果焊缝质量不良，则焊缝在通过轧制线时会出现断带，导致生产中断。激光焊接技术因激光焊接质量高、无接触、深宽比大、变形小、焊接美观、而且焊缝的机械性能基本与母材一致，因此适于许多领域尤其是钢带板材的焊接。但是对于硅钢产品来说，由于材料中含硅量相比普碳钢要高的多，材料的塑性和韧性较差，对这种材料进行激光焊接，焊缝脆性大，并产生较大的焊缝应力，致使焊缝的机械性能与母材相比有一定的差距，特别是抗弯曲强度显著下降，这就难以满足对焊缝机械性能有较高要求的领域，如连续性冷轧机组。

目前，硅钢冷连轧过程中对于焊缝质量的判断主要是依据焊缝外观质量的检查，焊缝外观形貌的检查只能判别焊缝的成形性能而无法预知焊缝的机械性能，因此这种方法是极其片面的，不能完全准确的预判焊缝质量，焊缝质量不良的漏检率高，经连续轧制后焊缝断带较多。

现有技术存在问题：

1、硅钢激光焊接后焊缝质量主要依据人工目视外观形貌，而对焊缝的机械性能无法进行科学判断。

2、对硅钢激光焊接后焊缝机械性能的检测均为离线、破坏性测试，无法实现焊缝质量的在线检测和判定。

目前比较具有代表性的激光焊接焊缝检查方法是通过机械探针或光学测距仪或声学测距仪来扫描焊缝高度，根据焊缝增高区来探测焊缝缺陷。这种方法是借助焊缝高度连续扫描的方式，属于焊缝外观质量的检查方法，焊缝外观形貌的检查只能判别焊缝的成形性能而无法判知焊缝的机械性能，因此依靠这种方法判断焊缝质量是片面的，也不能完全准确的判断焊缝质量，焊缝质量不良的漏检率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光填丝焊焊缝质量在线检测及评估方法，通过焊缝区域硬度、超声波、涡流的连续检测扫描，能够判知焊缝外观形貌及机械性能，从而准确判断出焊缝质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明根据无取向硅钢的激光焊接特性，利用硬度检测的方法对在线焊缝的母材、热影响区、熔合区及焊缝区的硬度进行连续测试扫描，同时信号输出并比对作为焊缝机械性能判定的依据，从而准确预判焊缝质量，降低焊缝在连续轧制过程中的断带率。

具体地，本发明的激光填丝焊焊缝质量在线检测及评估方法，包括如下步骤：

1)       在激光加工头后方，安装硬度检测探头、超声波检测探头和涡流检测探头，所述三种检测探头安装位置与激光加工头距离在100mm以上，焊接时与激光加工头随动；

2)       硬度检测探头沿垂直于焊接方向即垂直于带钢宽度方向安装四组，分别对焊缝的母材、热影响区、熔合区及焊缝区进行打点测量，测量间距为10~20mm；所测硬度数据用于表征焊缝区域的机械性能，将数据返回给计算机并进行储存；

3)       超声波检测探头沿焊接方向，对焊缝外观形貌进行连续性检测，检测内容包括焊缝的堆高、咬边，将所测数据返回给计算机并储存；

4)       涡流检测探头沿焊接方向，对焊缝内部形貌进行连续性检测，将所测数据返回给计算机并储存；

5)       通过所述步骤2）、3）、4），得到当前焊缝的相关性能表述，即包括：焊缝母材、热影响区、熔合区、焊缝区的硬度曲线；焊缝的堆高和咬边曲线；以及焊缝内部形貌曲线；将上述七种波形曲线保存在计算机中待用；

6)       对该焊缝进行剪切，分别做成两种规格试样；

7)       对其中一根试样进行杯突试验，试验采用杯突试验机，将夹紧的试样压入压模内，直至出现穿透裂缝为止，记录此时所测量的杯突深度B；

8)       对另一根试样进行反弯试验，试验采用反弯试验机，将夹紧的反复弯曲，直至试样断裂为止，记录此时的反弯次数F；

9)       依照上述2）~6）的步骤，焊接100根以上焊缝，并依照上述步骤7）、8），对这些焊缝做杯突和反弯试验；

10)  根据杯突和反弯试验结果，对这些焊缝进行筛选，筛选条件为：

设所需通板机组的弯曲次数为n，则：杯突深度B≥5mm×（n+1），

反弯次数F≥n+2；