金属承力构件焊缝涡流检测方法及缺陷评价研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mynameisfish
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随着我国提出高速重载的设计要求,高速动车组各承力部件相继采用焊接方式连接,铝合金焊接构件会受到焊接工艺、焊接残余应力、焊接材质等多方面的影响而产生缺陷,将直接对部件的安全使用构成威胁,开展高速动车组关键承力部件焊缝无损检测评价技术研究,可有效保障高速动车组的正常运行,提升高速动车组的可靠性和安全性,具有极其重要的工程应用意义。本文以高速动车组关键承力部件为研究对象,开展了焊缝涡流检测仿真和试验研究,并进行现车验证。建立了铝合金平板及焊缝构件焊缝探头涡流有限元模型,仿真结果表明:激励线圈内壁尺寸为8×4mm(长×宽)、线圈摆放角度为45°夹角时,检测电压幅值最大,激励线圈的厚度每增加0.05mm信号幅值约下降7%,激励线圈的高度在0.5mm~1.5mm范围内,激励线圈高度与检测电压幅值呈正比,激励频率在100k~1000k Hz范围内,激励频率与检测电压幅值呈反比;裂纹长度决定其电压幅值上升和下降时的位置和在峰值保持平稳的距离长短,裂纹深度决定电压幅值的最高值,并且电压幅值总在缺陷中心位置出现峰值;当裂纹深度分别为0.5、1、1.5mm时,由于材料电导率不均匀所导致的电压幅值变化是电导率均匀时的28.9%、26.0%、22.3%。以铝合金T型承力部件为研究对象,研制了焊缝涡流检测探头,确定了最佳检测频率,开展了缺陷检测试验研究,对不同提离高度对检测信号幅值和相位的影响开展了试验,提离信号相位偏转角度与提离高度之间的线性关系为:y=18.3x-1.3,缺陷信号幅值与提离高度之间的线性关系为:y=-62.5x+144.8。当提离高度为0.6mm、1.2mm时,缺陷幅值分别减小27.6%、51.7%,缺陷信号与提离信号的相位差变化仅5°,与原相位差相比减小变化为12.2%。以铁磁性承力部件为研究对象,制作了模拟咬边缺陷尺寸为3×0.2×0.2mm和3×0.2×0.5mm的“V”字槽人工对比试块,开展了探头检测参数优化试验研究,研制了铁磁性材料专用的焊缝涡流检测探头,开展了缺陷检测试验工艺优化研究,有效发现对比试块缺陷。
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