[发明专利]适用于火箭贮箱搅拌摩擦焊缝的阵列超声检测系统及方法

说明书

本发明提供了一种适用于火箭贮箱搅拌摩擦焊缝的阵列超声检测系统及方法，包括第一激光扫描器、阵列探头组合装置、第一阵列探头、第二阵列探头、第三阵列探头、探头支撑固定装置、第二激光扫描器、扫描器固定装置、阵列超声主机、主控制系统、贮箱转动装置。本发明检测方法包括步骤：系统装置连接及初始位置调整；检测参数自适应调整与检测实施；检测数据结果处理。本发明有效解决了超声检测时在预先设定检测参数下仅仅依靠耦合补偿校正无法完全兼顾到搅拌摩擦焊焊缝表面状态影响所导致的小缺陷漏检或结果不准确的问题，降低了人为因素的影响、提高了效率、检测结果的直观性和智能化程度。

技术领域

本发明涉及运载火箭贮箱焊缝超声无损检测技术领域，具体地，涉及适用于火箭贮箱搅拌摩擦焊缝的阵列超声检测系统及方法。

背景技术

搅拌摩擦焊技术作为一种绿色焊接技术，具有接头强度高、焊接缺陷少、焊接变形小、不需要填充材料、不需要保护气体、不用去除氧化膜、无飞溅、无烟尘等优点，已被广泛应用于运载火箭贮箱焊接中。与此同时，由于运载火箭贮箱通常为大直径薄壁铝合金焊接结构，直径约为2250mm～5000mm，焊接区域厚度约为3mm～15mm，受搅拌摩擦焊装配工艺、搅拌头旋转速度、相对移动速度等因素的影响，在贮箱焊接过程中，焊缝不可避免地会出现各种内部缺陷：如孔洞型缺陷、根部未焊透、弱连接、金属夹渣缺陷等。为了便于贮箱焊缝缺陷返修和质量控制，一般要求尽可能地在产品不下架的情况下，采用原位在线检测方法。以相控阵超声为代表的阵列超声检测技术作为一种绿色无损检测技术，通过采用多阵元的阵列超声换能器，利用计算机技术控制阵列中各个阵元发射或接收超声波的延迟时间进而控制声束的偏转、聚焦进行成像检测，因此也成为运载火箭搅拌摩擦焊贮箱现场原位检测的一种有效技术。

与此同时，相控阵超声检测技术在实施应用过程中由于产品结构对象及工艺方法的应用实施要求高等特性而存在诸多局限性，导致自动化应用程度低、检测结果的准确性差。首先，检测时一般在固定聚焦法则下进行扫查检测，该聚焦法则通过预设的焊缝结构静态几何模型仿真或经对比试样试验获得。而实际上贮箱焊缝壁厚较薄，搅拌摩擦焊焊缝表面呈两侧高中间低的内凹状态，在检测过程中有时为了缺陷更好地检出，需要从焊缝上方采用直射波进行检测。与此同时，为防止火箭贮箱壁厚减薄量太大，焊缝表面往往无法打磨平整，因此检测过程中固定聚焦法则下仅仅依靠耦合补偿校正实际无法完全兼顾到被检工件焊缝实际状态，进而会导致焊缝内部一些小缺陷漏检或出现定位不准确的情况；其次，尽管通过部分自动检测装置可以替代人工扫查实现过程自动化，但检测结果的评定需要人为根据检测得到的A扫描、B扫描、C扫描等视图结果找出缺陷坐标位置，再通过对比焊缝表面状态排除结构反射导致的伪缺陷并在试件上标记出缺陷位置，工序繁琐，且检测效率低、智能化程度低。

因此，需要寻求一种适用于火箭贮箱搅拌摩擦焊缝的智能化程度较高阵列超声检测装置和检测方法，从而可以有效地优化检测工艺流程、提高检测精度，显著降低人为因素的影响。

目前未发现同本发明类似技术的说明或报道，也未收集到国内外类似资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于火箭贮箱搅拌摩擦焊缝的阵列超声检测系统及方法。

根据本发明提供的一种适用于火箭贮箱搅拌摩擦焊缝的阵列超声检测系统，包括：第一激光扫描器1、第一阵列探头3、第二阵列探头4、第三阵列探头5、阵列探头组合装置2、阵列超声主机9、第二激光扫描器7、主控制系统10、贮箱转动装置11、探头支撑固定装置6、扫描器固定装置8；

所述第一激光扫描器1、第一阵列探头3、第二阵列探头4、第三阵列探头5均安装于阵列探头组合装置2上；第一阵列探头3、第二阵列探头4、第三阵列探头5通过探头连接线与阵列超声主机9连接，阵列超声主机9、第一激光扫描器1、第二激光扫描器7、贮箱转动装置11通过控制电缆与主控制系统10连接；