[发明专利]一种检验扩散焊焊接质量的方法

说明书

技术领域

本发明属于无损检测超声探伤技术领域，具体涉及一种检验扩散焊焊接质量的方法。

背景技术

焊接技术是在加热、加压或两者同时施加的条件下，将两块或两块以上的母材（待焊接的工件）连接成一个整体的操作方法。焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类。焊接过程中，焊接区出现的一些使连接区性能下降的不连续性，如裂纹、夹渣、氧化物夹杂、褶皱、金属夹杂、孔洞、未焊合、未熔合、未焊透、咬边、烧穿、焊瘤和未焊满等，这些不连续性统称为焊接缺陷。这些缺陷都是由于焊接工艺的不合理造成的。因此有效的焊接缺陷检测手段是焊接质量的可靠保障。

扩散焊焊接是在一定的温度、压力、保压时间、保护介质等条件下，使工件连续表面只产生微观塑性变形，界面处的金属原子相互扩散而形成接头的连接方法。影响焊接质量的因素除温度、压力、保压时间和保护介质外，还有材料的表面粗糙度。因此，采用扩散焊进行焊接的工件的焊接面都必须进行处理。焊接面的处理方式主要有两类：一类是光洁面焊接，另一类是将较硬的焊接工件的焊接面进行毛化处理，如喷砂毛化、车齿等。

扩散焊中的缺陷主要是未焊合缺陷。产生未焊合缺陷的类型和原因众多，但主要有以下几种：

1.完全未焊合：产生此类缺陷的原因可能是焊接工艺参数（温度、压力和时间）选择不当；也可能是真空度低或者漏气导致焊合面发生氧化；也可能是焊接结合面未清洁。

2.局部未焊合。产生此类缺陷的原因可能是由于焊接面存在油渍、污物或氧化皮等异物造成的；或者焊接结合面不平整，导致局部区域未贴合。

超过规定数量的局部未焊合和完全未焊合对产品使用性能产生影响。因此必须对采用扩散焊技术的工件进行有效的检测，判定其焊接质量。测量焊接接头的拉伸强度是检测焊接质量的标准，但其具有破坏性，不适用于产品生产后的检测，只能选用无损探伤来进行检测，并采用焊接结合率来表征其焊接质量是否合格。

超声波探伤技术是应用最广泛的无损检测技术之一。超声波无损检测技术是根据超声波在连续介质中传播时遇到不连续性时的产生的变化来进行探测和分析的。当焊接结合面是光洁面时，如果是两工件直接焊接且焊接面完全结合无任何缝隙或夹杂物缺陷，焊接连接区域分为明显的基体、扩散区和连接界面。如果是采用中间层对两工件进行连接，则焊接接头是包括中间层在内的两个界面构成，焊接完全时，以中间层为中心的上下两个界面都不存在任何缝隙。如果存在焊接缺陷，当焊接面与入射面平行时，超声纵波对此类缺陷的探测是最敏感的，可以采用超声纵波C扫描技术进行扫查，超声波频率依据检测灵敏度进行选择，超声波传播示意图见图1a、图1b。

当焊接结合面是经过毛化处理时，则检测方法的选择需要根据处理的方式来确定。一般是对硬度较高的工件的焊接面进行毛化处理，在扩散焊焊接过程中，毛化界面的凹陷部分往往无法接触到另一工件的焊接界面，得不到充实和填补。此时焊接界面形成了存在微小缝隙的网状焊接界面，其截面见图2所示，凸起高度h和宽度L对超声波的传播有直接影响。

对于带有网状微小缝隙的扩散焊焊接界面采用超声波检测时，如果超声波波长与缝隙截面宽度近似，超声波将在缝隙界面处产生不规则反射和衍射；超声波波长远小于缝隙宽度时，超声波将在缝隙界面处产生全反射；超声波波长远大于缝隙宽度时，超声波传播到界面时将不受缝隙的影响继续传播，基本上没有反射。

因此，当超声波波长近似于或远小于焊接界面的缝隙截面宽度时，采用超声纵波脉冲反射法时，无论界面是否焊接良好，超声探头都将接受到较强的缝隙界面回波，C扫绘制的超声图像反映的是毛化界面凹陷部分的超声波特性，并不能反映焊接结合情况。

经过近60年的发展，超声波探伤对焊接缺陷检测与评定已经形成了较为完善的方法体系和标准。但是超声波探伤法在对缺陷进行评定时，必须以对比试块为参照，通过等身法和插值法进行定量的判定。各个标准都要求对比试块必须与被检测工件材质、加工状态、工艺条件和表面状态等严格相同或相近。这就意味着不同的工件都需要不同的对比试块，而且使用时还要注意传输修正。

在用对比试块法对工件检测时，根据人工平底孔调整扫查灵敏度在实际工作中是一件非常繁琐耗时的工作，不同的人调节灵敏度也存在明显的差别。因此，如果能够找到一种不依赖对比试块同时又不降低扫查灵敏度的超声检测方法，将使超声检测的操作更简便快捷，省时省力，同时又节省了大笔对比试块加工费用。