本發(fā)明涉及的是一種工業(yè)檢測領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種利用齒輪焊接結(jié)構(gòu)的超聲波探傷試塊進(jìn)行無損探傷的方法。

背景技術(shù)：

齒輪總成作為汽車變速器中的核心零部件，其換檔齒輪與結(jié)合齒的焊接結(jié)構(gòu)直接影響換擋齒輪的強(qiáng)度和變速器的換檔綜合性能。目前已公開的涉及換檔齒輪與結(jié)合齒的焊接結(jié)構(gòu)，存在很多缺陷，如焊接形成的高溫空氣熔入焊縫中形成氣孔，影響焊接強(qiáng)度。這種焊接結(jié)構(gòu)中帶氣孔的缺陷很難通過常規(guī)方法檢查到。目前國內(nèi)基本主要的檢測手段是焊接后切割零件做金相檢測，隨機(jī)性大，準(zhǔn)確度不高，不能實(shí)現(xiàn)全部焊縫的檢測；而焊接后超聲波探傷，不能定量的給出焊縫缺陷的數(shù)量和長度。因此，設(shè)計(jì)一種優(yōu)良高效的無損探傷方法，規(guī)避所述的的缺陷能夠大大提高汽車制造企業(yè)的產(chǎn)能，并且有效保證零件焊接質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種利用齒輪焊接結(jié)構(gòu)的超聲波探傷試塊進(jìn)行無損探傷的方法，能夠在較短時(shí)間內(nèi)得到較為精確的焊縫缺陷檢測結(jié)果。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)具有模擬缺陷的探傷試塊作為檢測對象，置于液體超聲波掃描介質(zhì)中進(jìn)行五種人工模擬缺陷的掃描并得到對應(yīng)的樣本信號(hào)，然后將待測齒輪采用相同的掃描參數(shù)下掃描得到檢測信號(hào)，通過將檢測信號(hào)與樣本信號(hào)的比較以及焊縫外觀檢測，綜合得到待測齒輪的檢測結(jié)果。

所述的液體超聲波掃描介質(zhì)為液態(tài)碳?xì)浠衔铩?/p>

所述的探傷試塊滿足：每種零件對應(yīng)一個(gè)專用探傷試塊、單個(gè)缺陷設(shè)計(jì)，探測不到的最小單個(gè)缺陷設(shè)計(jì)、最大單個(gè)缺陷設(shè)計(jì)、總?cè)毕菰O(shè)計(jì)、相鄰缺陷間距設(shè)計(jì)、缺陷布置深度、缺陷布置方向可以通過掃描得到的檢測信號(hào)處理分析后得到。

所述的探傷試塊包括：換檔齒輪試塊與結(jié)合齒試塊，其中：結(jié)合齒試塊的軸孔與齒輪試塊的軸相配合，并在配合處激光焊接成一個(gè)整體，其焊縫為環(huán)形焊縫，在焊縫區(qū)域上沿探傷試塊徑向設(shè)置人工模擬缺陷。

所述的某焊接齒輪的探傷試塊所設(shè)置人工模擬缺陷包括：

a：單個(gè)平底孔；

b：單個(gè)平底孔；

c：間隔2.5mm的平底雙孔；

d：間隔3mm的平底雙孔；

e：無間隔平底四聯(lián)孔。

所述的焊縫外觀檢測是指：

步驟1、計(jì)算焊接缺陷總長度時(shí)，單個(gè)焊縫缺陷的臨界尺寸應(yīng)大于等于1％*總焊縫長度；

步驟2、單個(gè)焊縫缺陷應(yīng)小于等于4％*有效焊縫長度；

步驟3、焊接缺陷之間的間距應(yīng)大于等于0.75％*有效焊縫長度，否則以單個(gè)缺陷計(jì)算；

步驟4、所有的焊接缺陷尺寸之和應(yīng)小于等于20％*有效焊縫長度；

步驟5、無任何虛焊，允許焊穿；

步驟6、超聲波探傷焊接深度設(shè)定為：焊接深度技術(shù)要求的下差*80％。

所述的將檢測信號(hào)與樣本信號(hào)的比較是指：超聲波探針對待測零件探傷后，反饋得到的待測零件測試信號(hào)對比輸出信號(hào)，即可計(jì)算出所有的焊接缺陷尺寸之和，若大于20％*有效焊縫長度，則零件報(bào)廢。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在齒輪焊接結(jié)構(gòu)的超聲波探傷試塊上鉆孔，模擬了五種自然氣孔缺陷的形態(tài)，涵蓋了幾乎所有自然焊接缺陷，模擬氣孔使得超聲波探傷檢測中反饋出不同的數(shù)字信號(hào)，將其與實(shí)際檢測中反饋的數(shù)字信號(hào)作對比，即可得出實(shí)際零件中的缺陷形態(tài)。這種探傷方式得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確，實(shí)際操作過程中也更加簡便直觀。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的超聲波探傷平臺(tái)示意圖；

圖2是本發(fā)明的探傷試塊俯視圖；

圖3是本發(fā)明的測試區(qū)域示意圖；

圖4是本發(fā)明的檢測區(qū)域焊縫放大圖；

圖中：超聲波探頭1、機(jī)械手2、待測齒輪總成3、初始工位4、掃查工位5、烘干工位6、導(dǎo)軌7、結(jié)合齒8、焊縫9、孔10、焊接根部11，a1為焊縫有效深度、a為圖紙要求焊縫深度、u為測試區(qū)域的下限(即a的80％)；

圖5為五種人工模擬缺陷及其對應(yīng)的信號(hào)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例采用的超聲波探傷平臺(tái)有三個(gè)工位，分別是初始工位、掃查工位和烘干工位，機(jī)械手由導(dǎo)軌帶動(dòng)，抓取待測齒輪總成傳送到不同的工位。工作過程中，首先從初始工位抓取待測齒輪總成，放置于掃查工位，掃查工位盛有液體超聲波掃描介質(zhì)，超聲波探頭通過液體超聲波掃描介質(zhì)對待測齒輪總成進(jìn)行掃查。掃查完畢后，機(jī)械手抓取待測齒輪總成放置于烘干工位將零件烘干，計(jì)算機(jī)處理掃查數(shù)據(jù)，完成探傷工作。

如圖2～5所示，本實(shí)施例涉及利用齒輪焊接結(jié)構(gòu)的超聲波探傷試塊進(jìn)行無損探傷的方法，包括以下步驟：

步驟1、含有模擬缺陷的探傷試塊的設(shè)計(jì)，分解對焊縫探傷的產(chǎn)品技術(shù)要求，探傷試塊的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下因素：1)外形尺寸類似所測零件的設(shè)計(jì)(每種零件對應(yīng)一個(gè)專用探傷試塊)、2)單個(gè)缺陷設(shè)計(jì)，探測不到的最小單個(gè)缺陷設(shè)計(jì)(例如本發(fā)明所述人工模擬缺陷a)、最大單個(gè)缺陷設(shè)計(jì)(例如本發(fā)明所述人工模擬缺陷b)、3)總?cè)毕菰O(shè)計(jì)(是否有本發(fā)明所述的人工模擬缺陷e、人工模擬缺陷a、b、c、d、e的數(shù)量)、4)相鄰缺陷間距設(shè)計(jì)(例如本發(fā)明所述人工模擬缺陷c和d的區(qū)分)、5)缺陷布置深度、缺陷布置方向可以通過掃描得到的檢測信號(hào)處理分析后得到定。

步驟2、探傷試塊的裝夾：將含有模擬缺陷的探傷試塊固定于三爪機(jī)械手上。

步驟3、探傷試塊的掃查：三爪機(jī)械手將探傷試塊置于液體超聲波掃描介質(zhì)中，調(diào)整超聲波增益值、設(shè)置徑向和旋轉(zhuǎn)掃查步進(jìn)距離，使超聲波探針伸入探傷試塊軸孔沿焊縫軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行掃查。

所述的的液體超聲波掃描介質(zhì)優(yōu)選為液態(tài)碳?xì)浠衔铩?/p>

步驟4、對五種人工模擬缺陷掃查完畢后，調(diào)整超聲波探針的偏轉(zhuǎn)角度，重復(fù)步驟3，直至得出清晰完整的五個(gè)掃描輸出信號(hào)，如圖5所示。

所述的五種人工模擬缺陷，包括：

a：單個(gè)平底孔，即單個(gè)焊縫缺陷的臨界尺寸≥1％*總焊縫長度；

b：單個(gè)平底孔，即單個(gè)焊縫缺陷≤4％*有效焊縫長度；

c：間隔2.5mm的平底雙孔，即單個(gè)焊接缺陷。

d：間隔3mm的平底雙孔，即兩個(gè)焊接缺陷。

e：無間隔平底四聯(lián)孔，即一個(gè)巨大的焊接缺陷。

步驟5、將待測齒輪總成固定于三爪機(jī)械手上。

步驟6、通過三爪機(jī)械手將待測齒輪總成置于液體超聲波掃描介質(zhì)中，調(diào)整超聲波增益值、設(shè)置徑向和旋轉(zhuǎn)掃查步進(jìn)距離為步驟4相同的參數(shù)，使超聲波探針伸入待測齒輪總成的軸孔沿焊縫軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行掃查。

步驟7、將待測齒輪的掃描輸出信號(hào)分別與步驟4所得的掃描輸出信號(hào)進(jìn)行對比，得出實(shí)際缺陷類型，完成檢測。

實(shí)施例2

如圖2～4所示，所述的探傷試塊包括換檔齒輪試塊與結(jié)合齒試塊，結(jié)合齒試塊的軸孔與齒輪試塊的軸相配合，并在配合處激光焊接成一個(gè)整體。

所述的焊縫為環(huán)形焊縫，在焊縫區(qū)域探傷試塊的徑向，均勻分布設(shè)置有五種人工模擬缺陷，包括：

a：單個(gè)平底孔；

b：單個(gè)平底孔；

c：間隔2.5mm的平底雙孔；

d：間隔3mm的平底雙孔；

e：無間隔平底四聯(lián)孔。

按照行業(yè)內(nèi)齒輪激光或電子束焊接后檢測的規(guī)定，探傷檢測應(yīng)按照如下要求設(shè)定探傷檢測參數(shù)，并能有效計(jì)算下述缺陷數(shù)據(jù)：

步驟1、計(jì)算焊接缺陷總長度時(shí)，單個(gè)焊縫缺陷的臨界尺寸應(yīng)≥1％*總焊縫長度；

步驟2、單個(gè)焊縫缺陷應(yīng)≤4％*有效焊縫長度；

步驟3、焊接缺陷之間的間距應(yīng)≥0.75％*有效焊縫長度，否則以單個(gè)缺陷計(jì)算；

步驟4、所有的焊接缺陷尺寸之和應(yīng)≤20％*有效焊縫長度。

步驟5、無任何虛焊，允許焊穿。

步驟6、超聲波探傷焊接深度設(shè)定為：焊接深度技術(shù)要求的下差*80％。

探傷試塊的環(huán)形焊縫上設(shè)置的五種人工模擬缺陷，涵蓋了幾乎所有自然焊接缺陷，超聲波探頭掃查探傷試塊得出的五個(gè)輸出信號(hào)，如圖5所示，分別代表五種人工模擬缺陷，包括：

a：單個(gè)平底孔，即單個(gè)焊縫缺陷的臨界尺寸≥1％*總焊縫長度；

b：單個(gè)平底孔，即單個(gè)焊縫缺陷≤4％*有效焊縫長度；

c：間隔2.5mm的平底雙孔，即單個(gè)焊接缺陷。

d：間隔3mm的平底雙孔，即兩個(gè)焊接缺陷。

e：無間隔平底四聯(lián)孔，即一個(gè)巨大的焊接缺陷。

超聲波探針對待測零件探傷后，反饋的輸出信號(hào)x對比輸出信號(hào)，即可計(jì)算出所有的焊接缺陷尺寸之和，若大于20％*有效焊縫長度，則零件報(bào)廢。

上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。