白車(chē)身焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)中超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

盧小龍 付貴 李會(huì)賓 李孝坤 張曉光

摘 要：近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)不斷進(jìn)步，汽車(chē)制造行業(yè)也得到了很好的發(fā)展，各種先進(jìn)的制造與檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)與質(zhì)量控制方式，超聲波檢測(cè)技術(shù)居于顯著的優(yōu)勢(shì)。本文首先簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)階段焊點(diǎn)檢測(cè)方法與白車(chē)身制造工藝，闡述了超聲波檢測(cè)的原理以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合實(shí)際工作深入闡述了超聲波檢測(cè)結(jié)果的分析研究，以期為我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：白車(chē)身;焊點(diǎn)缺陷檢測(cè);超聲波檢測(cè)

1概述

1.1傳統(tǒng)焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)方式

目前，電阻焊仍為現(xiàn)代汽車(chē)組裝與制造的主要焊接方式，且焊接質(zhì)量、焊點(diǎn)的強(qiáng)度直接據(jù)決定了整體車(chē)身的質(zhì)量與使用安全性。相關(guān)數(shù)據(jù)資料顯示，一臺(tái)采用常規(guī)生產(chǎn)方式的小型轎車(chē)的車(chē)身焊點(diǎn)數(shù)量為4000至6000個(gè)。傳統(tǒng)的焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)方式主要分為破壞性檢測(cè)與非破壞性檢測(cè)兩種方式。破環(huán)性檢測(cè)是指在檢測(cè)過(guò)程中會(huì)對(duì)車(chē)身造成一定的損傷，主要有組織顯微檢測(cè)與鑿檢檢測(cè)兩種;非破環(huán)性檢測(cè)以目視為主，但測(cè)量精度十分有限。

1.2車(chē)身制作材料與工藝特點(diǎn)

在下階段的轎車(chē)車(chē)身塑造過(guò)程中，常采用高強(qiáng)度的冷成型鋼與熱成型鋼作為制作材料，在一些高端轎車(chē)制造過(guò)程中，還采用超高強(qiáng)度的熱成型鋼以及鋁材作為車(chē)身材料，在保證車(chē)身整體強(qiáng)度的同時(shí)有效降低了車(chē)身質(zhì)量。但是，車(chē)身新材料的使用也對(duì)焊接工藝以及其檢測(cè)技術(shù)提出了新的要求，現(xiàn)代高端車(chē)輛多采用中頻焊接技術(shù)，通過(guò)控制焊接過(guò)程功率恒定保障焊接的穩(wěn)定性。在車(chē)身不同板材之間的焊接強(qiáng)度是否符合整體設(shè)計(jì)要求就成為了焊接點(diǎn)質(zhì)量控制的重點(diǎn)。對(duì)于熱成型鋼，多采用傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)與超聲波檢測(cè)結(jié)合的方式進(jìn)行焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)。相較于破壞性檢測(cè)，超聲波檢測(cè)不需要過(guò)多的人力成本，具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、檢測(cè)準(zhǔn)確率高等優(yōu)勢(shì)。

2超聲波檢測(cè)原理

2.1基本檢測(cè)原理

對(duì)于硅酸鹽制品施以一個(gè)力或是使其膨脹，會(huì)使得物體表面產(chǎn)生負(fù)點(diǎn)亦或是正電，這就是壓電效應(yīng)。而反向壓電效應(yīng)是指，在通電的情況下，電能將轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，物體表面會(huì)發(fā)生形變。正向壓電效應(yīng)是超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)的基本原理，壓電物體表面發(fā)生形變，在兩金屬電極間會(huì)生成一定的電壓，而后電壓變化轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，并傳遞給檢測(cè)探頭。檢測(cè)探頭可以將壓電物體產(chǎn)生的電子脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波，并傳輸?shù)酱郎y(cè)物體周?chē)?。檢測(cè)過(guò)程中常用油狀或是膠狀物體作為超聲波傳遞的介質(zhì)。聲波傳輸?shù)酱龣z物體表面后返回至探頭，并將返回的聲波束信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子脈沖，經(jīng)數(shù)據(jù)信息處理與分析后，反映在檢測(cè)儀的顯示器上。

2.2檢測(cè)探頭功能與選擇

超聲波檢測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)焊接點(diǎn)返回超聲波的次序以及中間回波的分析實(shí)現(xiàn)的，中間回波的形成說(shuō)明了兩板之間存在空隙。返回的超聲波的信息分析主要涵蓋了單次波束長(zhǎng)短、超聲波強(qiáng)度以及超聲波增強(qiáng)或是減弱、中間回波的幅度大小的趨勢(shì)等方面，綜合以上即可對(duì)焊接點(diǎn)的質(zhì)量作出準(zhǔn)確的判斷。高質(zhì)量焊接點(diǎn)與缺陷焊接點(diǎn)返回波具有顯著的差異，如合格厚度返回的波應(yīng)該更長(zhǎng)、信號(hào)衰弱慢等。此外，檢測(cè)探頭直徑的合理選擇也對(duì)檢測(cè)效果具有重關(guān)重要的作用，直徑過(guò)小，聲波束大部分能夠通過(guò)焊核，無(wú)法形成有效反射，進(jìn)而無(wú)法對(duì)小焊核進(jìn)行準(zhǔn)確的判定。

3超聲波檢測(cè)結(jié)果分析與研究

3.1焊點(diǎn)功能參數(shù)

決定焊接端質(zhì)量的焊點(diǎn)參數(shù)主要有以下幾點(diǎn)，焊核直徑、焊核厚度、焊點(diǎn)的壓入距離、焊接端壓入直徑、兩塊連接板材的厚度、以及板材間的空隙長(zhǎng)度等。

3.2焊點(diǎn)的缺陷類型

焊接點(diǎn)的質(zhì)量主要由多方面因素決定，焊接過(guò)程的電流穩(wěn)定性、焊接時(shí)間的長(zhǎng)短、兩金屬電極間電壓、不同零件的匹配程度、物體表面的清潔程度以及鍍鋅層的厚薄程度等。在實(shí)際工作中 ，具有缺陷的焊接點(diǎn)多表現(xiàn)出砂眼、空氣存留、焊點(diǎn)厚度薄、焊核直徑小以及壓痕過(guò)輕等癥狀。

3.3焊接點(diǎn)缺陷超聲波檢測(cè)的核心指標(biāo)

在超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)中，經(jīng)過(guò)特定的數(shù)據(jù)分析處理，焊點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果多以A-Bild 圖的形式顯示，其核心指標(biāo)主要有以下類。一，返回超聲波數(shù)量，回波數(shù)量高于正常值則說(shuō)明焊點(diǎn)之間存在黏連的狀態(tài)，而回波數(shù)量少則說(shuō)明焊點(diǎn)過(guò)燒。二，返回超聲波束之間的距離，這一指標(biāo)主要反映了焊接后材料厚薄度，也是判定焊接點(diǎn)是否合乎標(biāo)準(zhǔn)的重要參考因素?；夭ㄩg距離過(guò)長(zhǎng)這說(shuō)明焊點(diǎn)之間存在黏連，一般情況下，誤差范圍在3%-25%之間的焊點(diǎn)壓入厚度均屬于正常誤差。三，間歇回波的橫坐標(biāo)與峰值，間歇回波距離長(zhǎng)、數(shù)量少則說(shuō)明存在開(kāi)焊、或是焊核過(guò)小的狀態(tài)，焊點(diǎn)是否存在砂眼與氣孔也可以通過(guò)這一參數(shù)識(shí)別。四，返回聲波的強(qiáng)弱程度，這一指標(biāo)直接影響了A-Bild 圖的結(jié)果顯示效果，在對(duì)不同材料、厚度板材的檢測(cè)過(guò)程中，要對(duì)聲波強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以培植出良好的波形圖，并實(shí)現(xiàn)超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)真實(shí)焊接點(diǎn)狀況的準(zhǔn)確反映。

4超聲波檢測(cè)的校正與維修

超聲波檢測(cè)儀器屬于精密儀器，在使用過(guò)程中因嚴(yán)格按照操作手冊(cè)進(jìn)行規(guī)范操作，以保證檢測(cè)儀器的檢測(cè)準(zhǔn)確度與壽命。在長(zhǎng)期閑置的狀態(tài)下，應(yīng)該安排固定的技術(shù)人員進(jìn)行產(chǎn)品的定期檢查與維護(hù)。任何儀器在高負(fù)荷條件下長(zhǎng)期運(yùn)行都難以避免產(chǎn)生誤差，而檢測(cè)儀器本身的誤差可能會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際焊點(diǎn)狀態(tài)不契合，從而給后期檢測(cè)維修以及產(chǎn)品制造等工作帶來(lái)不便，進(jìn)而對(duì)汽車(chē)車(chē)身的質(zhì)量造成不利影響。因此，在使用之前或是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，均要對(duì)超聲波檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)與校正，基準(zhǔn)材料使用進(jìn)行熱處理后的 S355JO 鋼，并按照指導(dǎo)手冊(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的焊頭，對(duì)基準(zhǔn)板材的棱角與表面進(jìn)行打磨（Ra值統(tǒng)一規(guī)定為0.8微米）。超聲波儀器的校正檢測(cè)主要分為檢測(cè)儀檢測(cè)與探頭檢測(cè)兩部分，檢測(cè)儀的準(zhǔn)確度核查的參數(shù)主要包括，回波峰值、回波距離與標(biāo)準(zhǔn)值偏差等;探頭的準(zhǔn)確度核查主要通過(guò)比較回波峰值與標(biāo)準(zhǔn)的值的差異等實(shí)現(xiàn)。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代車(chē)輛車(chē)身焊點(diǎn)的傳統(tǒng)缺陷檢測(cè)方式主要有組織顯微檢測(cè)、鑿檢檢測(cè)以及非破環(huán)檢測(cè)等。超聲波檢測(cè)具有檢測(cè)效率高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢(shì)，在工作中常與破環(huán)性檢測(cè)方式結(jié)合用于高強(qiáng)度熱成型鋼的焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)。超聲波檢測(cè)技術(shù)的基本原理是正向壓電效益以及超聲波的反射效應(yīng)，檢測(cè)探頭的合理選擇對(duì)檢測(cè)效果準(zhǔn)確度至關(guān)重要。焊接點(diǎn)受到焊接時(shí)間、電流穩(wěn)定性等多方面因素影響，并常表現(xiàn)為砂眼、氣孔等缺陷形式。超聲波回波數(shù)量、不同次序回波之間的距離、間歇回波的距離與峰值等均為焊接點(diǎn)超聲波檢測(cè)的核心指標(biāo)。超聲波檢測(cè)儀器在使用前以及長(zhǎng)期使用后也需要通過(guò)規(guī)范的方式進(jìn)行檢測(cè)與校正。

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作者簡(jiǎn)介：

盧小龍（1987.03.20），性別： 男，民族： 漢，籍貫（精確到市）： 河南省開(kāi)封市，當(dāng)前職務(wù)： 質(zhì)量工程師，當(dāng)前職稱： 助理工程師，學(xué)歷： 本科，研究方向： 車(chē)身焊接技術(shù)/質(zhì)量管控、提升.