点焊超声波检测技术及原理

点焊超声波检测技术及原理
概   论
现代汽车制作过程中，每一辆轿车车身都是有300多块金属板材，用3000多个焊点组装而成。为了确保焊点质量，我们通常使用破坏性检测（凿检；金相分析）和非破坏性检测（超声波检测）两种方法对产品进行质量控制。如今，越来越多的厂家倾向于使用非破坏性检测即超声波检测来取代传统的破坏性检测。这主要是原因超声波检测的可靠性越来越被厂家接受。本文将重点介绍超声波点焊检测的基本原理和设备。

基本原理
当今的点焊检测以手动的离线检测为主，这是由于焊点的表面形状不一致，无法实现焊接过程中的在线检测。图1是超声点焊检测的视图。探头与工件的接触面是橡胶膜，见图2。它能保证探头和点焊表面的弧坑完美地接触，以确保声波的传播。声波的频率通常选用15MHz、20MHz两种。探头的直径范围是2.3mm-8.5mm。声波在金属板中传播时反复被界面反射，产生系列回波信号，显示在仪器的显示屏上，我们可以根据回波信号的形状来判断焊点的质量。图3是超声波点焊检测原理图。
1、 合格的点焊：回波系列的波幅相应快速递减。这是因为焊核金属的晶粒较母材粗大，声波穿过时，能量衰减也大。回波的间隔反映焊点的厚度。
2、 焊核熔深不够：此时显示长的回波系列。原因是声波穿过较少的焊核区域，声能衰减相应减少。
3、 焊核直径太小：此时在正常的回波信号中间会出现中间波，它是由母材界面引起的反射波，通过它我们能鉴别焊核直径是否小于声束直径，这就是为什么我们要非常慎重地选择探头直径与要求的最小焊核公称直径相一致的原因。
4、 虚焊：在正常回波信号系列的后半段，显示中间缺陷波，同时，回波系列较长。
5、 漏焊：声波未能进入第二层板，回波系列显示非常多的底波信号。
6、 过烧：回波系列显示只有及少回波。此时焊核区域过大，声衰减非常严重。
综上所述，为检测焊点的直径是否太小，我们只要通过选用相应的探头直径进行检测，通过是否有中间波的出现，就能得出结论。值得一提的是，我们把探头放在焊点处检测，如果中心偏移，也可能会有中间波显示，也就是说，我们可能把合格的焊点判为“焊核直径过小”。另一方面，我们不可能把“焊核直径过小”的焊点判为合格焊点。因此，检测结果总是安全的。第二，声束直径的大小由高质量的探头保证的。每一个探头是要按DIN EN ISO 9001标准经过严格测试并有合格证书。