[发明专利]一种熔化焊焊缝中孔洞缺陷的快速无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接检测检测领域，尤其涉及一种熔化焊焊缝中孔洞缺陷的快速无损检测方法。

背景技术

熔焊即熔化焊，是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法，可形成冶金结合的牢固焊接接头。在工程实践中，由于种种原因，熔焊焊缝内部（即焊缝内部）可能出现气孔类孔洞缺陷，这些缺陷无法用肉眼进行直观检测和判定，但会降低焊缝的有效承载能力和力学性能，危害极大。因此，焊缝内部气孔类孔洞缺陷的检测及评估对于评价焊缝质量而言非常重要。

目前常用的焊缝内部气孔类孔洞缺陷检测及评估方法有以下几种：

1、现有文献“游国强等.压铸AZ91D镁合金TIG焊接气孔研究[J].材料工程.2014(12):23-28 ”以及现有文献“张婧等.焊接工艺对压铸镁合金CO₂激光焊缝气孔率的影响[J].焊接学报.2011,32(5):17-21”均记载了在焊后截取焊缝横截面制成金相试样，用显微镜对横截面拍照，采用计算机软件处理并测量焊缝的气孔，然后通过计算获得焊缝气孔率。该方法的缺点是：需要破坏焊缝以截取焊缝截面并制作金相试样，而且往往要截取多个横截以保证结果的准确性，不仅过程繁琐，而且无法实现无损检测，在工业中的应用大大受限。

2、现有文献“江涌.焊接质量的超声波探伤无损检测探析[J].中国高新技术企业.2015,326(11):76-77”中介绍了超声波无损检测焊接气孔的方法，超声波检测具有无辐射、激发容易、检测工艺简单、操作方便、价格便宜等优点；超声波检测用于单个气孔检测时稳定性较高，但当气孔率较高时，气孔检测过程中气孔密集处往往会出现一系列的反射波，并且波高会随着气孔的大小产生变化，当探头做定点转动时其会产生此起彼落的现象，严重干扰了检测的结果，同时气孔的尺寸也只能通过估算的方法来确定，使得检测结果不够精确。

3、现有文献“周正干等.焊缝X射线检测及其结果的评判方法综述[J].焊接学报.2002,23(3):85-89”中介绍了传统的X射线胶片照相技术用于焊缝气孔检测，该方法能可靠检出微细气孔,且有较好的可视性，但也存在一些缺点：检测周期比较长；焊件必须搬运至铅板防护室内进行检测，无法在线检测；胶片照相不能沿各个方位进行，可能对于一些气孔会漏检；射线源存在潜在的环境污染问题。

4）现有文献“孙灵霞，叶云长. 工业CT技术特点及应用实例[J].核电子学与探测技术.2006,26(4):486-488”中介绍了一种无损检测技术工业CT检测技术，该方法具有成像很直观、分辨率比较高等优点，缺点在于：设备昂贵；检测效率低；辐射源有潜在的环境污染可能；焊件需搬运至设备所在地举行检测，无法实现在线检测，并难以用于大型焊件检测。

总之，现有焊缝气孔类孔洞缺陷的检测及评估方法均存在各自的局限性。如何精确、快速、便捷、成本低廉的测定焊接气孔率仍然亟待解决。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种成本低廉，操作简便，检测速度快，检测精度高的熔化焊焊缝中孔洞缺陷的无损检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种熔化焊焊缝中孔洞缺陷的快速无损检测方法，所述熔化焊时，将待焊接母材的待焊部位机加工并相连形成坡口；焊接时利用局部加热的方法将焊材连同坡口连接处的母材加热至熔化后凝固到坡口并使其在母材表面形成外凸的焊缝余高部；其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

S1：对待检测焊件的焊缝进行点云数据采集；利用3D扫描设备对待检测焊件的焊缝部位进行三维扫描，获得焊缝余高部以及与之相邻母材的点云数据。

S2：点云数据的处理；利用软件将点云数据转化成三维的三角网格模型；利用母材邻近所述焊缝余高部的一侧表面的三角网络模型面拟合出一个平滑面与焊缝余高部的三角网格模型面相交并形成一个密闭空间。

S3：焊缝余高部的实际体积测量；利用软件计算出步骤S2中所形成的密闭空间的体积，即为焊缝余高部的测量体积V_余高-测。

S4：焊缝余高部的理论体积计算；利用实际消耗的焊材体积V_填充减去焊接时母材之间的坡口体积V_坡口，得到焊缝余高部的理论体积V_{余高-理论}。