攪拌摩擦焊技術(shù)是近年來國際上發(fā)展較快的技術(shù)之一,具有對被焊材料損傷小、焊接變形低、焊縫強度高和綠色制造等特點,被譽為“當代最具革命性的焊接技術(shù)”。焊接結(jié)構(gòu)的檢測可以采用無損探傷檢測的方式,新的攪拌摩擦焊工藝的出現(xiàn),對無損探傷技術(shù)提出了新的要求。
滲透探傷檢測
通過P135E和P6F4進行的滲透檢測,可在焊接原狀、單一侵蝕或者雙重侵蝕狀態(tài)下,在攪拌摩擦焊測試板上進行,此外,可分別在使用和不使用顯影劑并在不同滲透時間條件下進行滲透檢測。
在焊接原狀進行滲透檢測,由于檢測能力差、背景噪聲過大,被認為是一種不可接受的方法。在侵蝕條件下,通過P135E和P6F4對攪拌摩擦焊結(jié)構(gòu)進行檢測,能夠成功檢測出根部的未焊合缺陷。由于每種滲透劑的檢測敏感度不同,檢測結(jié)果也有所不同。
使用P135E能夠成功檢測出深度大于或者等于1.626 mm的未焊合缺陷,使用P6F4能夠成功檢測出深度大于或等于1.270 mm的未焊合缺陷。與單一侵蝕相比,在應(yīng)用滲透劑之前通過腐蝕性侵蝕劑進行雙重侵蝕,能夠提高對未焊合缺陷的檢測率。
單一侵蝕和雙重侵蝕之間的差異是指,單一侵蝕能夠去除0.005~0.010 mm的金屬,雙重侵蝕能夠清除0.010~0.015 mm的金屬。測試結(jié)果表明,在應(yīng)用滲透劑之前,通過侵蝕方法至少能夠去除0.010 mm的金屬,從而改善對未焊合缺陷的檢測率。
研究表明,滲透探傷檢測應(yīng)該包括:在應(yīng)用滲透溶液之前,利用侵蝕溶液去除0.010~0.015mm的金屬層。而延長滲透液滲透時間和使用顯影劑,并不會改善未焊合缺陷的檢測率。
超聲波探傷檢測
包括洛克希德·馬丁公司的無損探傷工程師和技術(shù)人員對攪拌摩擦焊試件進行了超聲波檢測,他們使用了傳統(tǒng)超聲波探頭和多探頭,以及L形波、剪形波和多角度傳感器。研究結(jié)果表明,采用這些技術(shù)能夠探測到材料厚度15%~20%處的未焊合缺陷。
攪拌摩擦焊工具的改變會直接影響未焊合缺陷的金相特征,使得缺陷閉合更加緊密,更不容易檢測。在改善攪拌摩擦焊工藝的同時,需要研究改進相應(yīng)的超聲波探傷檢測方法。通過對相控陣超聲波檢測技術(shù)的改進,能夠檢測材料厚度25%~30%處的焊接缺陷。相控陣超聲波檢測技術(shù)能夠提供多個方向的回波,從而提供關(guān)于缺陷的位置信息以及整個厚度上的缺陷信息。
射線探傷檢測
X射線照相檢測是對攪拌摩擦焊的試件進行膠片照相或者數(shù)字照相。研究結(jié)果表明,這種方法能夠可靠地(達到90%的概率和95%的置信度)檢測出大于或者等于材料厚度30%的未焊透缺陷。
然而,采用X射線膠片照相檢測不同合金的焊接接頭存在困難,在這種情況下很難辨別未焊透缺陷。其原因有兩方面:
首先,不同的鋁合金焊接以后會在接頭處形成兩種合金的混合物,混合物中銅和鋁的成分會存在幾個百分點的差異。銅的含量不同,對X射線的傳輸存在較大影響,需要相關(guān)人員“訓練”眼力,從而能夠準確地解讀獲得的膠片圖像。
其次,不同的合金采用攪拌摩擦焊以后,在合金混合區(qū)域(如A12219與A12195的混合),未焊透缺陷會變得更加緊密,不容易進行檢測。
渦流檢測
大多用于攪拌摩擦焊的渦流探針配置成有許多線圈構(gòu)成的矩陣,這也可以具備更高的靈敏度。每個掃描線圈形成一個特殊區(qū)域,并且針對具體應(yīng)用,線圈要進行優(yōu)化。進一步對探針進行設(shè)計,以使線圈間沒有交叉干涉,而每種形狀的配置都成為可能。
總而言之,有許多不同的技術(shù)用以監(jiān)控和檢測焊縫質(zhì)量。特定的技術(shù)之所以被選用,受應(yīng)用相關(guān)的需求驅(qū)動。
結(jié)束語
在我國新型航空設(shè)備的制造過程中,新的制造工藝和制造技術(shù)獲得了更大范圍的應(yīng)用。新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用可以提高航空部件的結(jié)構(gòu)效率和制造效率,也對航空結(jié)構(gòu)的完整性檢測提出了新的挑戰(zhàn)。隨著我國航空市場的活躍和發(fā)展,我們不但要完善制造技術(shù)、提高制造水平,還要通過不斷創(chuàng)新,發(fā)展適應(yīng)新技術(shù)的完整性檢測技術(shù),保證航空結(jié)構(gòu)的可靠性。
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