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搅拌摩擦焊焊接焊缝常见缺陷和检测的方法-科鼎数控
返回列表 作者:科鼎技术经理 编辑: 来源: 发布日期: 2021.10.01 浏览量:0

       由于搅拌摩擦焊搭接的焊接工艺的特殊性,在搭接界面的焊缝边缘容易产生类似裂纹的弱连接区域,该区域会产生严重的应力集中,从而导致搭接接头的疲劳强度。此外由于焊接条件及其焊接参数选择的不同,也会对理论上的结果产生较大的影响,因此我们需要对焊接结果进行进一步的验证,以确保我们的焊接产品是符合设计要求的。 常见的搅拌摩擦焊 搭接焊缝的缺陷主要有以下 4种:孔洞,飞边,未焊合。

搅拌摩擦焊焊接焊缝常见缺陷和检测的方法

搅拌摩擦焊焊接焊缝常见缺陷和检测的方法-科鼎数控

1、孔洞
孔洞缺陷的形成主要是因为在焊接过程中,由于摩擦热量输入不够,是达到塑化状态的材料不足,造成不充分的材料流动,因此导致了搅焊缝区未完全闭合的现象。接头容易出现空洞是由于搅拌针摩擦不够产生的。我们通常在位于接头前进侧的中下部以及焊缝表面附近发现此类缺陷。同时在与焊接方向一致的位于焊缝表面附近的空洞,在焊缝长度方向上延伸较长时也被称作隧道型缺陷。
2、飞边
由于在过大的焊接压力下,从轴肩两侧挤出较多的塑性材料,冷却后在焊缝表面形成了飞边缺陷。本来在搅拌摩擦焊接过程中,焊缝材料发的体积是不变的,但是在实际焊接过程中,在搅拌头轴肩的未熔化的母材会形成一个会发生塑性变形流动材料的“挤压模”。在焊接压力过大的情况下,即搅拌头过深的扎入,会使“挤压模”体积被压缩,从而导致从轴肩两侧挤出部分材料,冷却后形成飞边缺陷。
3、未焊合
在焊缝底部未形成连接或者不完全连接而出现的“裂纹状”缺陷被称为未焊合,根部未焊合通常是由于焊缝压力过小形成的。实际上搅拌针长度不足是造成的未焊合的主要原因。在搅拌摩擦焊接过程中,选择合适的搅拌针长度,会在搅拌针旋转和平动过程中打碎2 块对接板材之间对接面上的氧化物,使氧化物被分布到焊缝中,同时成致密的焊缝在搅拌头后部形成。但如果搅拌针长度比较小,使得在焊接过程中搅拌针不能完全搅拌焊缝厚度上的材料,尤其是焊缝下部的材料,此外由于板材对接面上存在氧化物,裂纹状的未焊合缺陷便会出现在焊接后接头根部。
4、沟槽
在接板表面搅拌摩擦后未形成连接被称为沟槽,通常形成于前进侧焊缝表面。沟槽缺陷的产生主要是因为焊接过程中压力过小,摩擦产生的热能不足,从而大量减少了发生塑性变形的材料。同时由于材料流动性降低,造成塑化材料不能随着搅拌头的旋转,回流到搅拌头的前侧,从而在前进侧焊缝表面附近形成空洞。沟槽缺陷是指在材料流动能力进一步下降时,形成空洞的范围发生扩展,最终贯通焊缝上表面。而常见的搅拌摩擦焊搭接焊缝的无损检测方法一般也有以下5种。

摩擦搅拌焊接机技术-科鼎数控


1 目视检测
目视检测是最直接、最简单的检测方法,也是进行表面状况检测的最佳方法。在检测零件表面存在的飞边、擦伤等情况时具有直观快速有效的特点。这些缺陷是由焊接参数不正确造成的,如移动速度的参数设置过快等。未焊合是焊缝根部最严重的缺陷,大部分无损探伤都是针对这类缺陷来检测的。目视法是在对焊接结构进行渗透处理后的基础上,才可以发现未焊合缺陷。为了使检测人员能够通过肉眼检测发现焊接缺陷,就必须通过某种方法较为清楚地显示焊接部位再结晶区域及附近的热影响区域。目前,目视检测也是一种确认可疑未焊合缺陷的可靠技术。
2 渗透检测
    该检测方法仅仅被用来检测目视法下的表面缺陷的检测,并不能检测焊缝的内部缺陷的。
3 超声波检测
包括洛克希德·马丁公司的无损探伤工程师和技术人员用超声波检测方法对搅拌摩擦焊试件进行研究,他们分别使用了传统超声波探头和多探头,以及其他多种传感器。研究结果表明,采用这种技术能够探测到材料厚度15% ~20%处的未焊合缺陷。未焊合缺陷的金相特征是受搅拌摩擦焊工具的改变影响的。检测方法也随着搅拌摩擦焊工艺的改善而改善。此外超声波检测还用到了相控阵检测方法。该方法能够将材料的探测厚度提高到25%~30%处,同时在提供多个方向上的回波,从而获得整个厚度的缺陷信息。
4 X 射线照相检测
X 射线照相检测是对搅拌摩擦焊的试件进行胶片照相或者数字照相。研究结果表明,这种方法具有很高的可靠性,能有效的检测出30%以上的材料厚度的未焊合缺陷。然而,采用 X 射线胶片照相检测不同合金的焊接焊缝是比较困难的。
5 涡流与传导性检测
利用洛克希德·马丁公司在搅拌摩擦焊试件上进行了传统的涡流检测。初始涡流检测结果表明,能够对相同合金的搅拌摩擦焊焊缝(未焊合缺陷至少 1.651mm 或者更深)进行有效的检测。而涡流对不同合金焊缝时检测结果则完全不同,所有的试件都产生涡流响应,从而无法区别存在未焊合缺陷的试件与不存在未焊合缺陷的试件。为了评估最新的涡流检测技术,洛克希德·马丁公司联开发了基于传导的搅拌摩擦焊的涡流检测方法。这一研究对补充了目前广泛用于搅拌摩擦焊的检测方法,进一步降低搅拌摩擦焊的缺陷的漏检风险。


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