一種雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涉及攪拌摩擦焊縫缺陷檢測領(lǐng)域，具體涉及一種雙軸肩攪拌摩擦焊縫 孔洞缺陷檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 攪拌摩擦焊（FSW)由英國焊接研宄所（TWI)于1991年提出的一種固態(tài)連接方法。 與傳統(tǒng)的熔化焊接方法相比較，攪拌摩擦焊具有晶粒細(xì)小，疲勞性能、拉伸性能和彎曲性能 良好、無塵煙、無氣孔、無飛濺、節(jié)能、無需焊絲、焊接時(shí)不需使用保護(hù)氣體、焊接后殘余應(yīng)力 和變形小等優(yōu)點(diǎn)。攪拌摩擦焊最初用于鋁合金，隨著研宄的深入，攪拌摩擦焊不僅可以用于 鋁合金的焊接。還可用于銅、鈦等其他金屬以及不同金屬之間的焊接。
[0003] 但攪拌摩擦焊縫并非十全十美，也會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，如常見的孔洞缺陷、隧道缺 陷、表面飛邊等。對存在于表面的孔洞缺陷，可用目測檢驗(yàn)；對存在于焊縫內(nèi)部的孔洞或隧 道缺陷，目前可采用X射線檢測、超聲探傷等無損檢測手段，或者將焊縫直接截?cái)鄼z查。采 用無損檢測手段雖能實(shí)現(xiàn)檢測目的，但操作較為繁瑣，如采用截?cái)鄼z查，如截?cái)鄼z查，則更 為繁瑣，且將焊縫徹底破壞了。
[0004] 因此，如何改進(jìn)或提出新的無損檢測方法，是焊接工作者一直的追求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種雙軸肩攪拌摩擦焊 縫孔洞缺陷檢測方法，根據(jù)低頻信號和周期振蕩信號的幅值變化情況來判斷焊縫孔洞缺 陷，方法簡易。
[0006]技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢 測方法，針對攪拌摩擦焊接過程中攪拌頭所承受的扭矩，分別提取扭矩信號中的低頻信號 和周期振蕩信號，然后檢測低頻信號幅值和周期振蕩信號的幅值變化情況，當(dāng)?shù)皖l信號的 幅值出現(xiàn)拐點(diǎn)和極小值、且周期振蕩信號幅值超過閥值時(shí)，可判斷此時(shí)焊接出現(xiàn)了弱連接， 由此判斷焊縫內(nèi)部存在孔洞缺陷。
[0007]所述的雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，具體包括以下步驟：
[0008] 第一步：根據(jù)攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度w(單位為rpm)確定修正系數(shù)k，k= 0. 00274 ?-〇. 0689；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，其特征在于：針對攪拌摩擦焊接過程 中攪拌頭所承受的扭矩，分別提取扭矩信號中的低頻信號和周期振蕩信號，然后檢測低頻 信號幅值和周期振蕩信號的幅值變化情況，當(dāng)?shù)皖l信號的幅值出現(xiàn)拐點(diǎn)和極小值、且周期 振蕩信號幅值超過閥值時(shí)，可判斷此時(shí)焊接出現(xiàn)了弱連接，由此判斷焊縫內(nèi)部存在孔洞缺 陷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，其特征在于包括以 下步驟： 第一步：根據(jù)攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度ω確定修正系數(shù)k，k = 0. 00274 ω-〇. 0689 ; 第二步：確定周期振蕩信號的頻率f的范圍，.
第三步：通過濾波器提取原始焊接扭矩信號T中的低頻信號IY和周期振蕩信號T。，對 ?Υ、Τ。的序列的總長進(jìn)行修正，使?\、Τ。的序列的總長為L的整10倍，L是對60*f 3/ω的取 整，fs是原始焊接扭矩信號T的的采樣頻率，分別從?\、Τ。的列首開始，分別取一段長度的 信號組成s。，作為初始搜索數(shù)據(jù)源，信號長度為IOL ; 第四步：搜索^的拐點(diǎn)Ae，對低頻信號^的離散信號求取一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，當(dāng)兩者 均為零且對應(yīng)一階導(dǎo)數(shù)由負(fù)變正的時(shí)刻所對應(yīng)的點(diǎn)為拐點(diǎn)Ae，如有，則轉(zhuǎn)下一步，如沒有， 轉(zhuǎn)入第七步； 第五步：搜索極小值A(chǔ)min，拐點(diǎn)Ae出現(xiàn)后，繼續(xù)檢測與A e相鄰的極小值點(diǎn)，當(dāng)一階導(dǎo)數(shù) 為零、二階導(dǎo)數(shù)大于零的點(diǎn)為極小值點(diǎn)Amin，判斷Amin是否小于或等于低頻信號的閥值A(chǔ) F1， 如果Amin小于或等于A F1，則進(jìn)行第六步；如果大于Afi，則至第七步； 第六步：對周期振蕩信號s。進(jìn)行求解一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，當(dāng)一階導(dǎo)數(shù)為零、二階導(dǎo)數(shù) 大于零的點(diǎn)為極小值點(diǎn)，搜索s。中出現(xiàn)的極小值，取算術(shù)平均的絕對值A(chǔ)M，判斷Am是否大于 或等于周期振蕩信號s。的閥值A(chǔ) F2，如是，則判定此處為缺陷可能發(fā)生點(diǎn)，并記錄，用于后續(xù) 復(fù)查；如Am小于A F2，則視為正常點(diǎn)； 第七步：判斷?Υ是否已經(jīng)讀取完畢，如果已經(jīng)讀取完畢，轉(zhuǎn)入第九步；如果未讀取完 畢，轉(zhuǎn)入下一步； 第八步：保持搜索源s。段長IOL不變，向列尾方向按序移動(dòng)，移動(dòng)長度為L，組成新 的搜索數(shù)據(jù)源，轉(zhuǎn)入第四步； 第九步：檢測結(jié)束。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，其特征在于：所述 第三步中濾波器包含低通濾波器，低通濾波器的截止頻率為3Hz，原始焊接扭矩信號T通過 所述低通濾波器提取出低頻信號?Υ。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，其特征在于：所 述第三步中濾波器包含帶通濾波器，帶通濾波器的上截止頻率為下截止頻率為 k為修正系數(shù)，原始焊接扭矩信號T通過所述帶通濾波器提取出周期振蕩信號 T〇〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，其特征在于：所述 第一步中，根據(jù)攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度ω確定修正系數(shù)k時(shí)，應(yīng)該處于正常勻速焊接階段；在于 雙軸肩攪拌摩擦焊接開始階段，攪拌頭會(huì)將部分金屬擠出焊縫，檢測方法無效；雙軸肩攪拌 摩擦焊接收尾階段，焊縫形成U形開口時(shí)，檢測方法無效。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，首先根據(jù)原始焊接扭矩信號T，從中提取扭矩低頻信號TL和周期振蕩信號To，最后根據(jù)低頻信號TL的幅值A(chǔ)L、周期振蕩信號To的幅值A(chǔ)o極小值變化情況，判斷孔洞缺陷的可能存在時(shí)刻。本發(fā)明的一種雙軸肩攪拌摩擦焊縫孔洞缺陷檢測方法，基于雙軸肩攪拌摩擦焊接扭矩的頻譜，根據(jù)低頻信號和周期振蕩信號的幅值變化情況來判斷焊縫孔洞缺陷，方法簡易；成本低廉，無需x射線檢測等方法設(shè)備的大量投入；不對焊縫進(jìn)行破壞，適合于低連接強(qiáng)度要求、無需破壞焊縫檢測的場合。
【IPC分類】G01N19-08
【公開號】CN104655564
【申請?zhí)枴緾N201510024502
【發(fā)明人】王鵬浩, 陳書錦, 王麗珠, 張峰, 方偉強(qiáng), 李 浩
【申請人】江蘇科技大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月16日