摩擦焊接头残余应力及组织对超声频谱的影响.pdf

摩擦焊接头残余应力及组织 对超声频谱的影响 杨思乾 刘艳华 李京龙 西北工业大学 西安 710072 摘 要 用频率为15M Hz的超声水浸透射法对45钢摩擦焊接头进行了检测试验 通过对消 除应力退火前后的超声信号进行谐波分析 发现了焊缝和热影响区残余应力及显微组织对超声频 谱的影响规律 主题词 摩擦焊焊缝 残余应力 显微组织 超声检验 频谱分析 INFLUENCE OF RESI DUAL STRESS AND M I CROSCOPI C STRUCTURE OF FRI CTI ONWELDED JO INTSON ULTRASONI C SPECTRUM Yang Siqian L iuYanhua L i Jinglong Northwestern PolytechnicalU niversity Xi an Abstract Friction welded joints of medium carbon steel 45 steel were tested by ultrasonic i mmersion method f 15 M Hz The regularity of the influenceofm icroscopic structure and residual stressofweldmetal zone and heat2 affected zone on ultrasonic spectrum was found by frequency analysis of ultrasonic waveform s before and after stress relieving Keywords Friction welded joint Residual stress M icroscopic structure U ltrasonic testing Spectrum analysis 摩擦焊工艺决定了在焊缝及热影响区必然产生 一定程度的残余应力 并造成显微组织的明显变化 因此 当用超声波对焊接接头进行检测时 如何区分 残余应力及组织对超声信号的影响 就成为重要的 研究课题 本文用频率为15 M Hz的超声水浸透射法 对 消除应力退火前后的45钢摩擦焊接头进行了检测 试验 超声波穿过试件 被接收探头接收后直接进行 宽频带放大 并将波形的特征点输入计算机 对超声 信号进行快速傅里叶变换 从中发现了残余应力及 组织对超声频谱的一些影响规律 1 试验方法 试验系统如图1所示 直径 38mm的摩擦焊试 件垂直悬置在水箱中 两个直径 10 M Hz的较高 频段不同组织差异明显 如在重结晶区 几乎各条谱 线的幅值 10 M Hz的频段 均比焊缝及母材高 从 焊缝到母材 随着显微组织的连续变化 频谱也发生 相应的变化 因此 利用 10 M Hz频段的超声频谱 图可检测焊接接头的组织变化 3 结论 1 摩擦焊接头的残余应力使4 10M Hz超声 谐波分量产生了十分明显的衰减 并使 10 M Hz频 段的最高谱线所对应的谐波频率降低 2 摩擦焊接头的组织变化与超声频谱有一定 的对应关系 参考文献 1 美国无损检测学会编 美国无损检测手册 译审委员会 译 美国无损检测手册 超声卷 上海 世界图书出版公 司 1996 2 HunikeUD U ltrasonic spectralmethods for structures 下转第221页 502 杨思乾等 摩擦焊接头残余应力及组织对超声频谱的影响 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 标准分享网 w w w b z f x w c o m 免费下载 图6 厚度对扩散有直接的影响 折射角较大时 钢管曲面 上产生部分波型转换 形成表面波和表面爬波 2 接触法检测时 修磨的探头圆弧弦高一般 不要超过2mm 以免因磨耗太多而减少探头使用寿 命 原则上只要圆弧的弦长超过探头晶片切向边长 的两倍即可 磨制时注意使圆弧顶点向晶片方向偏 移约2mm 以保证探头入射角不变 3 为使缺陷回波能充分地被探头接收 并在 荧光屏上有明显的显示或在记录装置上能得到明确 的记录 保证焊管的整个检查区有足够的声束覆盖 扫查速度v应选择适当 与超声波探伤仪的重复频 率和人的视觉反应时间有关 即 v D F N 式中 v 扫查速度 D 晶片有效直径 N 扫描重复次数 F 重复频率 因此 手工检测的扫查速度应 150mm s 扫查 覆盖应大于晶片有效直径的15 在线检测扫查速 度应为15 25m m in 应有自动报警装置 4 手工探伤中发现有超标或接近超标回波 时 首先应当用手指触摸法判断是否耦合剂过多或 表面存在外来物污染等造成的表面波干扰 观察表 面是否存在划伤或沟槽等外观缺陷 在可能的情况 下 还要观察是否是内外毛刺的影响 然后再从焊缝 对侧进行探伤 以确定是否存在超标缺陷 收稿日期 1999207223 上接第205页 a 焊缝区 200 c 部分重结晶区 200 b 重结晶区 200 d 母材 200 图7 焊缝 热影响区及母材显微组织 analysis Procof the10thWorldConferenceon Nondestructive Testing Vol 7 Halifax 1A249收稿日期 1999208209 122