一种用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法

摘要

本发明公开了一种用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法，包括转子柱塞孔对比试块的制作方法和转子端面对比试块的制作方法；转子柱塞孔对比试块的制作方法，包括以下步骤，a、先在一个钢基体的侧面上钻出多个不同直径的横孔，得A品，b、利用扩散焊将A品与铜管连接成整体，得转子柱塞孔对比试块的成品；转子端面对比试块的制作方法，包括以下步骤，c、先在另一个钢基体的端面上钻出多个不同直径的竖孔，得C品，d、利用扩散焊将C品与铜板连接成整体，得转子端面对比试块的成品。本发明制作的试块，用于转子超声波检测及质量评价，具有对缺陷当量尺寸进行评价时不会引起严重误判的优点。

说明书

技术领域

本发明属于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测领域，尤其涉及一种用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法。

背景技术

扩散焊是一种焊接方法，将两种不同性能的金属件焊接在一起，比如航空航天液压系统液压泵的核心部件(转子)，包括圆柱形的钢基体，钢基体的顶面上设有柱塞孔，柱塞孔内扩散焊有厚度约0.6mm铜管，钢基体的底面上设扩散焊有厚度约0.6mm铜板，得到的转子综合有两种材料的优良性能，发挥各自的性能优势，使转子的性能更好。

随着航空航天事业飞速发展，对液压泵的可靠性及性能提出了更加严苛的要求，相应的转子的性能要求更高，这就要求转子中的铜钢焊接良好，要严格控制转子中的未焊合缺陷，因此，对铜钢结合处的未焊合缺陷进行检测，以便做出可靠的质量评价具有十分重要的意义。目前主要利用超声波对转子的铜钢结合处进行检测和质量评价。

用超声波对转子的铜钢结合处进行检测和质量评价时用到两个试块，分别是转子柱塞孔对比试块和转子端面对比试块。现有转子柱塞孔对比试块的制作方法是，先获取到一个由钢基体和铜管扩散焊形成的试样，再在钢基体的侧壁上钻出多个不同直径的横孔，横孔至铜管表面，得到转子柱塞孔对比试块。现有转子端面对比试块的制作方法，是先获取到另一个由钢基体和铜板扩散焊形成的试样，再在钢基体上钻出竖孔，竖孔至铜板表面，得转子端面对比试块。试块中的孔用于形成人工缺陷，试块用于校准超声检测设备及评估产品中实际缺陷的当量尺寸。

由于转子柱塞孔对比试块中钢基体和铜管的结合面为圆柱面，而现在的钻孔方法下只能钻出平底孔人工缺陷，无法钻出圆柱面人工缺陷，导致转子柱塞孔对比试块的焊合界面与转子柱塞孔处的实际焊合界面模拟不充分，加上铜管厚度很薄(0.6mm)，钻头很容易钻过铜钢交界面伤到铜管，导致采集到的人工缺陷超声反射波与始波混在一起很难识别出来，对被测转子的缺陷当量尺寸的评价产生严重误判或无法进行评价。转子端面对比试块中的焊合界面与转子端面处的焊合界面虽然能够模拟充分，但是依然存在钻头容易钻过铜钢交界面伤到铜板的问题，导致采集到的人工缺陷超声反射波不准确，当铜层很薄时人工缺陷反射波还会与始波混在一起很难识别出来，对被测转子的缺陷当量尺寸的评价会产生严重误判或无法进行评价。

因此，现有试块制作方法制作的试块，用于转子超声波检测及质量评价时，存在对缺陷当量尺寸进行评价时会引起严重误判的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法。本发明制作的试块，用于转子超声波检测及质量评价，具有对缺陷当量尺寸进行评价时不会引起严重误判的优点。

本发明的技术方案：一种用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法，包括转子柱塞孔对比试块的制作方法和转子端面对比试块的制作方法；

转子柱塞孔对比试块的制作方法，包括以下步骤，

a、先在一个钢基体的侧面上钻出多个不同直径的横孔，得A品，

b、利用扩散焊将A品与铜管连接成整体，得转子柱塞孔对比试块的成品；

转子端面对比试块的制作方法，包括以下步骤，

c、先在另一个钢基体的端面上钻出多个不同直径的竖孔，得C品，

d、利用扩散焊将C品与铜板连接成整体，得转子端面对比试块的成品。

前述的用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法中，所述步骤a中，所述横孔有五种，五种横孔的直径为别为0.6mm、0.8mm、1.2mm、2mm和3.2mm。

前述的用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法中，所述步骤c中，所述竖孔有五种，五种竖孔的直径为别为0.6mm、0.8mm、1.2mm、2mm和3.2mm。

与现有技术相比，本发明实际上是将钻孔和扩散焊两道工序进行了调换，先钻孔再进行扩散焊，以形成试块。由此得到的转子柱塞孔对比试块，其具有能真实模拟转子柱塞孔处的实际焊接界面的圆柱面人工缺陷，且不会对铜层产生损伤，从而使采集到的人工缺陷超声反射波准确可靠并且不会与始波混在一起，易于识别，不会对被测转子中缺陷的当量尺寸产生误判；由此得到的转子端面对比试块，其具有能真实模拟转子端面处的实际焊接界面的人工缺陷，且不会对铜层产生损伤，使采集到的人工缺陷超声反射波准确可靠并且不会与始波混在一起，易于识别，不会对被测转子中缺陷的当量尺寸产生误判(可从图6、图7、图8和图9中看出该结论)。因此，本发明制作的试块，用于转子超声波检测及质量评价，具有对缺陷当量尺寸进行评价时不会引起严重误判的优点。

附图说明

图1是A品结构示意图。

图2是本发明转子柱塞孔对比试块的结构示意图。

图3是C品的结构示意图。

图4是本发明转子端面对比试块的结构示意图。

图5是现有制作方法制作的转子端面对比试块与本发明制作的转子端面对比试块用15MHz点聚焦探头在同一检测条件下采集的超声回波幅值特征图像。

图6是图5中A区φ0.6mm人工缺陷的波形图。

图7是图5中B区φ1.2mm人工缺陷的波形图。

图8是图5中B区φ2mm人工缺陷的波形图(该孔钻过钢铜结合面伤到铜层)。

图9是图5中黑色部位(即合格焊合界面部位)的波形图。

附图中的标记为：1-横孔，2-铜管，3-竖孔，4-铜板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种用于扩散焊界面未焊合缺陷超声检测试块制作方法，包括转子柱塞孔对比试块的制作方法和转子端面对比试块的制作方法；

转子柱塞孔对比试块的制作方法，包括以下步骤，

a、如图1所示，先在一个钢基体(轴向上有柱塞孔)的侧面上钻出多个不同直径的横孔1，横孔1贯穿至柱塞孔或穿过柱塞孔，得A品，

b、如图2所示，利用扩散焊将A品与铜管2连接成整体，得转子柱塞孔对比试块的成品；

转子端面对比试块的制作方法，包括以下步骤，

c、如图3所示，先在另一个钢基体的端面上钻出多个不同直径的竖孔3，得C品，

d、如图4所示，利用扩散焊将C品与0.6mm厚的铜板4连接成整体，得转子端面对比试块的成品。

所述步骤a中，所述横孔1有五种，五种横孔1的直径为别为0.6mm、0.8mm、1.2mm、2mm和3.2mm。

所述步骤c中，所述竖孔3有五种，分两排排列，每种竖孔3的数量有两个，五种竖孔3的直径为别为0.6mm、0.8mm、1.2mm、2mm和3.2mm。

对比试验。将现有制作方法制作的转子端面对比试块与本发明制作的转子端面对比试块用15MHz点聚焦探头在同一检测条件下进行超声特征扫描成像检测，检测结果如图5、图6、图7、图8和图9所示，其中B区对应于现有制作方法制作的转子端面人工缺陷图像，A区对应于本发明制作的转子端面对比试块的人工缺陷图像，A区和B区的人工缺陷的数量和大小均相同，直径0.6mm、0.8mm、1.2mm、2mm、3.2mm的人工缺陷各2个。图5中，用4种颜色表示不同的幅值范围，蓝色幅值为40～55(归一化幅值，下同)；绿色幅值为55～70；黄色幅值为70～85；红色幅值大于85。可以看出，B区中只能检测出直径为1.2mm、2mm和3.2mm的三种人工缺陷，直径0.6mm和0.8mm的人工缺陷不能被检测出来，而且检测出的三种人工缺陷的显示大小与人工缺陷的实际大小不成比例，可检测出的人工缺陷最小直径为1.2mm，其回波高度只有53，且只有一次缺陷反射波。A区中，能够检测出所有人工缺陷(每排5个，两排共计10个)，每排人工缺陷的直径分别为0.6mm、0.8mm、1.2mm、2mm、3.2mm，并且每一个人工缺陷的显示与人工缺陷实际大小能够成比例，图中能够清晰地看出每一个人工缺陷的相对位置、相对大小、回波幅值以及缺陷波的相位特征，可检测出直径最小为0.6mm的人工缺陷，其回波高度为77，还能够清晰看出二次缺陷反射波的相位特征。通过上述对比可得出以下结论：采用本发明先钻孔后焊接制作出来的试块，在检测结果的准确性、可重复性、检测灵敏度、缺陷真实性、缺陷的定量、缺陷的定性和缺陷的定位上，均要明显高于现有方法(先焊接后钻孔)得到的试块。

本发明制作的试块，用于转子超声波检测及质量评价，具有对缺陷当量尺寸进行评价时不会引起严重误判的优点。