梅新朋 石猛

摘 要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的安全性也越來越加重視?，F(xiàn)如今制造的各種轎車，車身都是由數(shù)百塊金屬板材，用上千個焊點焊接而成，這些焊點成了維系乘客安全的重要保障。然而國內(nèi)的很多主機廠， 點焊的過程控制和焊點質(zhì)量判別仍是一個難點。以電阻點焊為例，焊接參數(shù)包括焊接電流、電壓、電極壓力、脈沖周期等多種參數(shù)，因此焊點受電、力、熱等多種因素的影響，控制起來非常困難。另外由于焊點的封閉性，無法直觀的判斷焊點質(zhì)量的好壞，只能采用破壞性和半破壞性的方式進行焊點質(zhì)量的檢驗，這樣的檢測方法效率低，破壞性強，成本非常高。

關鍵詞：工作原理；判定準則；波形分析

1 概述

1998年，Mansour[1]提出了基于脈沖回波技術的點焊超聲檢測方法，這一方法已經(jīng)在國外的一些知名主機廠及一些合資品牌中得到廣泛的應用。如奔馳，通用、福特、上海大眾等公司均已采用超聲波檢測技術進行焊點質(zhì)量檢測。通過對比，超聲波檢測技術在成本和檢測覆蓋率方面都存在明顯的優(yōu)勢，避免了目前破壞性和半破壞性檢查的滯后性和大量浪費，降低了生產(chǎn)成本。

2 超聲波焊點檢測儀工作原理

電阻點焊的超聲波檢測技術是利用發(fā)射一個極短的高頻超音波從焊接結(jié)構(gòu)的后墻多重反射，根據(jù)回波系列的長度，信號衰減，中間回波的幅值和位置來判斷焊點質(zhì)量的好壞，區(qū)分焊點的缺陷。

3 超聲波焊點檢測波形分析

超聲波焊點檢測儀中設定識別的焊點缺陷有以下幾種：

①好焊點（OK）：好的焊點沒有明顯的雜波信號，回波序列的波幅相應快速遞減。這是因為焊核金屬的晶粒較母材晶粒粗大，聲波穿過時，能量衰減也大。回波的間隔反映焊點的厚度。②過燒（Burnt）：回波序列顯示只有極少回波。這是由于焊核區(qū)域過大，以及母材材質(zhì)硬化造成聲能衰減非常嚴重。③粘接（Stick weld）：與好焊點相比粘接有較低的衰減，上層板底面（中間）回波很明顯。④小焊核（Small Nugget）：在正常的回波信號中間會出現(xiàn)中間波，它是由母材界面引起的反射波，信號與焊核大小和聲束直徑成比例，通過它操作人員能鑒別焊核直徑是否小于聲束直徑，這就是為什么操作人員要非常慎重地選擇探頭直徑與要求的最小焊核公稱直徑相一致的原因。⑤脫焊（Loose）：脫聲波未能進入第二層板，直接從第一層板的后墻反射回去，回波序列顯示非常多的底波信號，波形飛行距離長，按單片厚度排列。⑥氣孔（Gaspore）：Gaspore是一種可視為良品的缺陷，是因為焊核在冷卻過程中，由于熱脹冷縮的原理，氣孔會剛好停留在兩層板的中間。在正常的回波信號中間會出現(xiàn)中間波，它跟小焊核的信號比較相似。（如圖1）

4 超聲波焊點評估方法

在儀器程序設定中，根據(jù)聲波飛行距離將整個評估范圍分為五部分（根據(jù)搭接板料的厚度，設定各部分的寬度），通過聲波飛行距離最終落在的區(qū)間，以及波形形狀，來評估焊點結(jié)果。

①當聲波飛行距離只在第一區(qū)間時，程序認為聲波飛行距離過短，聲能衰減嚴重，焊點評估為過燒。②如果聲波飛行距離到達第二區(qū)間，而沒有超過第二區(qū)間，當正常的回波信號中間沒有中間回波時，程序?qū)⒑更c評估為好焊點； 當正常的回波信號中間出現(xiàn)中間回波，程序?qū)⒑更c評估為小焊核。③如果聲波飛行距離到達第三區(qū)間，而沒有超過第三區(qū)間，當正常的回波信號中間沒有中間回波時，程序?qū)⒑更c評估為粘接不牢； 當正常的回波信號中間出現(xiàn)中間回波，程序?qū)⒑更c評估為小焊核。④如果聲波飛行距離到達第四區(qū)間，而沒有超過第四區(qū)間，當正常的回波信號中間沒有中間回波時，程序?qū)⒑更c評估為焊點融入不足； 當正常的回波信號中間出現(xiàn)中間回波，程序?qū)⒑更c評估為粘接。⑤如果聲波飛行距離超過第四區(qū)間，程序?qū)⒑更c評估為粘接。