点焊焊接状态检测方案

不锈钢具有强度高、焊接性能好、耐腐蚀、耐高温等物理特性，在工业的生产中得到广泛使用。从检测工艺方面来看，不锈钢的检测与普通碳钢的检测相比较，不锈钢的晶粒组织较大，超声波在传播时产生较大的衰减和散射，增加了检测难度。下面是一个使用相控阵设备Phascan和线阵探头通过线性扫查方式对不锈钢顶部点焊状态进行检测的案列。

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待测工件相关情况

图1 待测工件实物图

待测工件为不锈钢焊接件，一块不锈钢薄孔板通过点焊焊接到不锈钢板侧面（如图1所示），工件上存在8个点焊接口，焊接处无孔，且焊接位置经过了打磨。以工件焊接面为检测面，判定焊接状态的好坏。

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检测方法的选择

由于试样表面较为平整，检测面未焊接处为多孔状，但是孔较小可以看做平板，因此耦合相对容易。所以采用直接接触扫查即可检测出焊接状态。

扫查方式采用相控阵线性扫查，原理如下图所示：

图2 相控阵检测原理图（上）及检测结果图（下）

如图2所示，当焊接良好时声波可以透过表层粘合孔板打到工件最下端的底面产生回波，如图中红色椭圆标记的回波；当粘合效果很差时，声波无法通过透射进入下面的工件主体，只能在工件上层的来回反射，如图2上图中黄圈内标记所示，回波结果图下图黄圈内标记所示。由于焊接良好与焊接不良的回波处于两个不同深度，且焊接不良时回波清晰度明显低于良好位置。从图中C扫显示图形中，存在图像则为此处焊接良好，且图像显示越红说明焊接效果越好；没有图形的地方表示没有焊接或者或者虚焊。

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仪器、探头的选择

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多浦乐PHASCAN相控阵检测仪

图3 多浦乐PHASCAN相控阵检测仪实物图

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多浦乐5L64-0.6x10-D3相控阵探头

多浦乐SD3-N0L-H（30mm）楔块

图4 实验所用探头实物图

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实验效果

由于工件表面大部分面积为多孔型，但是在焊接处表面平整无孔，耦合难度不大。因此，工件可以直接耦合。

图5 检测时探头的摆放位置展示图

图6 编号7处焊接状态检测结果图

图6为编号7位置焊接状态检测结果图（仪器上检测界面截图），由图可以得知此处焊接良好。

图7 编号4处焊接状态检测结果图

图7为编号4位置焊接状态检测结果图（仪器上检测界面截图），由图可以得知此处焊接不良。

图8 编号5处焊接状态检测结果图

图8为编号5位置焊接状态检测结果图（仪器上检测界面截图），由图可以得知此处焊接不良。

在检测的过程中要注意耦合问题，如果两个回波都不清晰则有可能是耦合问题，添加耦合剂后仍然如此则非耦合问题；同时也要注意区分楔块底面回波与工件回波，应尽力避免楔块回波出现在检测范围内，当楔块底波与工件回波重叠时，应选择更大厚度的楔块。

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实验结论

从检测结果可以看出采用相控阵超声检测技术可以很方便的检测出不锈钢点焊焊接状态，并且焊接状态在S扫和C扫图示中成像清晰，判定方法简单快捷。