1、1推杆总成摩擦焊缝内部缺陷超声检测方法的试验研究徐光清 顾锡帆 （东风汽车有限公司工艺研究所 湖北十堰 442001）程鸿 郭长山 刘伟（东风有限公司泵业有限公司 湖北十堰 442000） 摘 要 本文叙述了推杆总成摩擦焊缝内部缺陷的超声检测原理。以推杆总成为例进行了检测方法的试验研究；并以拉力试验来确认推杆总成摩擦焊缝超声检测的可靠性，试验结果证明超声检测技术能有效地发现推杆总成摩擦焊缝内部的较大缺陷，并可实现快速在线检测；同时根据试验结果制定了推杆总成摩擦焊缝内部缺陷超声检测的暂行判废标准。关键词 超声检测 推杆总成 摩擦焊缝 暂行判废标准 Putting friction weld in
2、ternal ultrasonic flaw detection, plus the pilot studyXu Guang-qing，Chen Hong ,Gu Xi-fan ,Guo Chang-shan ,Liu Wei(material and technology Institute of DFL 442001, China)Chang Hong, Guo chang-shan, Liu Wei(Automatically taanslated of DFL 442001, China)Abstract This paper describes the ultrasonic dete
3、ction principle of friction weld defect in the push rod Assembly .Putting an example of the pushrod uoassembly toreseerch the detection method; And putting the tensile test to confirm the rebability of Ultrasonic testing of friction weld;The test results show that the Ultrasonic testing technique ca
4、n effectively used to find larger friction wdefects in the push rod assembly and can realiu rapid detection on the product line;According to the test result makes theprovisional-waste standeerds to ultrasonic detection of friction weld defect in the push rod assembly.Keywords Ultrasonic testing ; Pu
5、tting Machines; Friction weld; Interim-waste standards推杆总成是由东风汽车泵业分公司生产的，该产品属保安件，而且数量众多。长期以来该公司为了控制产品质量，推杆总成焊完后按 2%抽检，然后采用人工敲击的方法来判定出厂产品质量。因此我们认为这种对产品质量的判定方法不科学，有致命的缺点，那就是在判定期间，将人为制造的疲劳缺陷带入出厂产品之中，造成不该发生的经济损失。1 检测原理超声检测一般是指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测。在进行宏观缺陷检测时，试件中传播的声脉冲遇到声特性阻抗（材料密度与声速的相乘
6、积）有变化处（如出现缺陷波） ，部分入射声能可被反射，根据反射信号的幅度可对缺陷大小做出评估。2 检测方案的确定推杆总成是由 35#钢、直径 10mm 钢棒与 45#铸钢叉子经摩擦焊工艺焊接而成，该零件采用接触式超声检测的方法，实践证明无法进行检测。为了解决这一难题，设想采用非接触式超声检测技术，设计出针对推杆总成摩擦焊缝检测的专用探头、检测装置进行试验。经试验装置检测试验，取得了良好效果（见表 2） 。2图 2 推杆总成摩擦焊缝内部缺陷的超声检测示意图3 标准试样的制备通常在对零件进行检测之前，为了保证检测灵敏度，须加工特定的当量人工缺陷标准试样。目前国内制作标准试样的方法有两种：、打孔法（
7、在被探零件部位打平底孔、横通孔） ；、开环形槽法；根据推杆总成摩擦焊缝的实际，标准试样制作采用了打孔法。具体制作方法如下：在制作标样前期，首先对所有的推杆总成摩擦焊缝进行高灵敏度检测，在未出现缺陷波的推杆总成中，任挑一件，在推杆总成摩擦焊缝部位打一个 2 毫米的横通孔，以此零件来做为人工缺陷标准试样。4 检测工艺4.1 仪器检测频率与探头仪器采用南通产 BU280 数字式超声探伤仪。探头频率为 5MHz、晶片直径为 8 毫米油浸探头。探头的灵敏度、分辨率等性能指标要能较好的满足实际检测需要。4.2 参数的确定首先将推杆总成分别置于专用卡具上，调节增益、抑制钮，使仪器在推杆总成标样上出现基准反射
8、体回波达到 40%的高度时，此幅值来做为零件检测起始灵敏度。见表 1 。3表 1、起始灵敏度的调节零件号 标样 超声波幅16A-02075 14#35D5-0404135D5-04025768#5 试验室试验根据 3.2 条款所确定的起始灵敏度，分别对 16A-02075 、35D5-04041、35D5-04025、推杆总成进行了试验。试验结果 见表 2 、 表 3、表 4、表 5。表 2 16A-02075 推杆总成实验室试验结果零件号 试样编号缺陷波幅值（%）拉力值（KN）拉断部位 备注512# 80 21.2 焊缝部位126# 40 56.5 叉子部位518# 35 57.5 焊缝部位
9、24# 5 61.7 杆部47# 30 58.7 叉子部位16A-0207526# 10 60.6 杆部设计该总成标准为46291N4表 3 35D5-04025 推杆总成实验室试验结果零件号 试样编号 超声幅值 （%） 拉力值（KN） 拉断部位 备注701#F=12B=100 43.5 杆部805#F=12B=100 43 杆部901#F=0B=10 42.5 叉子部位814#F=0B=100 43.5 杆部9010#F=25B=50 14.9 焊缝部位9012#F=10B=100 43 杆部902#F=0B=10 37.5 叉子部位8010#F=14B=85 41.5 杆部401#F=0B
10、=100 43.5 杆部5010#F=0B=78 41 杆部909#F=0B=10 42.2 叉子部位809#F=5B=100 44.5 杆部704#F=8B=100 44 杆部9017#F=0B=15 41 叉子部位35D5-040259014#F=0B=13 42.5 叉子部位设计该总成标准为15000N5表 4 35D5-04041 推杆总成实验室试验结果零件号 试样编号超声幅值（%）拉力值（KN）拉断部位 备注1065#F=12B=100 44 叉子部位1014#F=13B=100 45.8 杆部1019#F=11B=95 45.8 杆部1018#F=12B=100 45.5 杆部10
11、12#F=18B=100 46 杆部1008#F=16B=100 45.9 杆部1062#F=15B=100 45.5 叉子部位1006#F=12B=80 45 杆部1009#F=14B=100 45.6 杆部1071#F=11B=100 45.5 杆部1069#F=16B=100 45.8 叉子部位1001#F=16B=100 45.2 杆部1028#F=11B=100 45.5 杆部1002#F=8B=75 46 杆部1021#F=15B=100 45.2 杆部35D5-040411024#F=27B=80 14.8 焊缝部位设计该总成标准为15000N61027#F=11B=100 45
12、.4 杆部注：表 2、表 3、表 4、 F缺陷波 B底波根据表 2 试验数据，做出了推杆总成的拉力值与超声缺陷波幅对应关系曲线，见图3 。P表示超声缺陷波幅值；KN 表示拉力值图 3 拉力值与超声幅值的对应关系曲线6 推杆总成摩擦焊缝内部缺陷超声检测暂行判废标准通常在生产过程中，无缺陷的零件是不存在的，而且从技术上来看相当程度存在缺陷的零件也在使用，因此确定一个正确的起始灵敏度来控制产品质量是至关重要的。检测灵敏度是对标样进行调节的，因此在检测中，首先调节仪器旋钮，使人工缺陷回波高度达 40%时，此时用这个灵敏度来检测摩擦焊缝推杆总成的零件质量，当零件号为16A-02075 推杆总成缺陷波幅高
13、度大于 40%时，便判为废品；当零件号为 35D5-04041、35D5-04025 、推杆总成缺陷波幅高度大于 30%时、 B150% 时，便判为废品。针对这几种零件所制定的暂行判废标准是在超声检测、抗拉强度对比试验的基础上而确定的。7 现场检测结果根据上述试验所拟定的暂行判废标准，对三个品种共计 230 件推杆总成进行了现场实验，实验结果表明上述制定的暂行判废标准，符合现生产实际情况，现场检验结果见表6 、表 7。7表 6 35D5-04025 推杆总成现场检验结果超声检测零件号试样编号超声波幅（%）拉力值（KN）拉断部位 合格品（件）废品（件）零件总合计（件）废品率（%）001#F=25
14、B=9543.7 杆部053#F=30B=4042.2 杆部055#F=0B=3037.3 叉子051#F=0B=10041 杆部3#F=0B=4041 叉子2#F=10 B=10044 杆部35D5-0402535D5-040411#F=15 B=10044 杆部129 2 131 1.58054#F=0B=3539 叉子052#F=7B1=10044 杆部注： F缺陷波 B底波表 7 16A-02075 推杆总成实验室试验结果超声检测零件号试样编号超声波幅（%）拉力值（KN）拉断部位合格品（件）废品（件）零件总合计（件）废品率（%）1-7# F=50 58焊缝部位1# F=15 59.4
15、杆部2# F=40 59 杆部3# F=0 64 杆部4# F=0 62.4 杆部16A-020755# F=0 61.2 杆部59 1 60 1.696# F=0 63 杆部7# F=0 60 杆部注： F缺陷波8 结论通过对推杆总成摩擦焊缝内部缺陷超声检测实验（包括试验室实验、现场检验） ，初步可得出以下几点结论：（1） 推杆总成摩擦焊缝内部缺陷应用超声检测技术，是一种最经济，而且操作简单，能适应大量生产的首选检测方法。（2）从拉力值与超声缺陷波幅值的对应关系曲线来看，超声缺陷波幅值越高，它的拉力值越低。（3）当推杆总成无缺陷波出现，而底波波幅又比较矮的情况下。实验证明叉子内部存在着缩孔，造成声能散射衰减所致。参考文献1 中国船舶工业总公司船舶工业研究所 船舶超声探伤M 19842 李家伟 陈积懋主编 无损检测手册M2002
