一种变壁厚粘接件粘接质量超声检测装置及方法

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种变壁厚粘接件粘接质量超声检测装置及方法。

背景技术

超声检测技术属于常规无损检测技术，已普遍用于航空航天、机械化工、核能、医学等领域，用于金属锻件、焊接件、粘接件、复合材料结构件等产品内部质量检测。

粘接件为了实现某些特定功能，工程设计时采用了材料壁厚不等厚的形式进行设计，粘接件通常一侧为金属件另一侧为非金属件，这种壁厚不等厚的粘接结构件粘接质量检测是个难题，采用声振检测技术、热红外检测技术及敲击检测技术等粘接件常见检测方法无法解决此类粘接件的粘接质量检测问题。

超声检测技术是基于超声波在材料中产生的反射、透射、折射等声波传播特性原理，所以产品实施超声检测首先要解决超声波在产品检测面的入射及超声波在材料中传播信号的接收问题。以往的粘接件超声检测可以解决等壁厚粘接件粘接质量的检测问题，采用的是单传感器检测方式，该传感器既是超声波发射单元又是超声波接收单元，采用这种单传感器检测方式检测变壁厚粘接件时，超声波在材料中传播经过粘接界面反射后，声波传播方向将发生偏移，传感器接收不到粘接界面的反射信号，原有检测方法不再适用变壁厚粘接件粘接质量的检测；

目前变壁厚粘接结构件粘接质量检测没有一种可行的检测方法，设计制造出来的变壁厚粘接件无法实施粘接质量检测，粘接面粘接状况无法评估，产品质量留下隐患。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种变壁厚粘接件粘接质量超声检测装置及方法。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种变壁厚粘接件粘接质量超声检测装置，包括传感器夹，所述传感器夹上平行设置有入射传感器和接收传感器，所述接收传感器可改变安装在传感器夹上的位置从而改变与入射传感器之间的距离，所述入射传感器用于向粘接界面发射超声波，所述接收传感器用于接收入射传感器发射的超声波。

本发明的接收传感器能够根据所测工件的检测位置的厚度调整与入射传感器的距离，从而使得入射传感器射出的超声波经过折射后背接收传感器完全接收，从而实现对变壁厚的工件的粘接界面质量的检测。

进一步地，所述传感器夹包括两个夹板，所述入射传感器和接收传感器设置在两个夹板之间，所述夹板上设置有刻度，两个所述夹板的两端通过螺栓连接，从而将入射传感器和接收传感器夹紧。

本发明根据夹板上的刻度精确定位入射传感器和接收传感器，使得接收传感器恰好能够接收入射传感器发出的超声波。

第二方面，本发明提供一种变壁厚粘接件粘接质量超声检测方法，其特征在于，包括：

S1、根据被检测的工件制作对比试块，对比试块的材料、尺寸及形状与被检测的工件完全相同，对比试块内设置有脱粘缺陷，根据工件的检测位置对应的厚度L以及工件的检测面和粘接界面的夹角θ，计算入射传感器和接收传感器之间的距离d，调整入射传感器和接收传感器之间的距离；

S2、将入射传感器和接收传感器沿对比试块的厚度变化方向布置，利用耦合剂将入射传感器和接收传感器与对比试块的检测面耦合；

S3、利用对比试块对超声仪器增益进行调整；

S4、将入射传感器和接收传感器沿工件的厚度变化方向布置，利用耦合剂将入射传感器和接收传感器与工件厚度为L处的检测面耦合，对工件的厚度为L的位置进行移动扫查。

本发明通过制作与工件相似的对比试块，利用入射传感器和接收传感器对对比试块的脱粘缺陷处进行检测，以检测到的结果作为基准值，再利用入射传感器和接收传感器对工件相同厚度的位置进行检测，通过将工件的检测结果与基准值进行对比，即可判断工件存在脱粘缺陷的部位。

进一步地，步骤S1中，d＝Ltan(2θ)。

进一步地，步骤S1中，对比试块在厚度为L处设置有宽度为B的脱粘缺陷，脱粘缺陷的宽度方向沿对比试块的粘接界面方向。

进一步地，步骤S3包括：观察对比试块厚度为L处的反射回波，将反射回波高度调整到基准波高，以此基准波高设置为当前检测位置的检测灵敏度。

进一步地，步骤S4包括：移动扫查过程中观察反射回波的高度，当接收到的反射回波高达到基准波高时，则判断入射传感器对应的部位存在脱粘缺陷，记录脱粘缺陷位置及缺陷尺寸，绘制缺陷分布简图。

进一步地，包括步骤S5：移动至工件下一个厚度处进行移动搜查，直至扫查完整个工件，其中，相邻两次移动搜查中，入射传感器移动的距离不大于1/2φ，φ为传感器晶片直径。

本发明通过控制相邻两次搜查的间距不大于1/2φ，从而保证检测范围能够覆盖整个粘接面，防止出现漏检。

本发明的有益效果为：本发明采用一发一收的双传感器检测装置，解决了超声波传感器接收不到变壁厚粘接界面反射回波的问题，利用对比试块获取基准值，以基准值判断工件是否存在脱粘缺陷的方法，实现了变壁厚粘接界面粘接质量的检测。

附图说明

图1为本发明对比试块的结构示意图；

图2为本发明超声检测装置检测对比试块时的结构示意图；

图3为本发明存在脱粘缺陷时的检测结果图；

图4为本发明不存在脱粘缺陷时的检测结果图。

附图标记：检测面1；变壁厚粘接件2；脱粘缺陷3；粘接界面4；入射传感器5；接收传感器6；传感器夹7。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本实施例提供一种变壁厚粘接件粘接质量超声检测装置，包括传感器夹7，传感器夹7包括两个夹板，两个夹板之间设置有入射传感器5和接收传感器6，夹板上设置有刻度，入射传感器5和接收传感器6根据刻度进行精确定位，入射传感器5和接收传感器6均竖直向下布置，两个夹板的两端通过螺栓连接，从而将入射传感器5和接收传感器6夹紧。

如图1所示，对比试块包括粘接在底部试块上的变壁厚粘接件2，变壁厚粘接件2的截面呈直角梯形，其与底部试块之间的粘接界面4与水平方向的夹角为θ，在粘接界面4中设置脱粘缺陷3，脱粘缺陷3即图1中变壁厚粘接件2和底部试块之间的空白处。

利用该变壁厚粘接件粘接质量超声检测装置的检测方法，包括：

S1、如图1所示，根据被检测的工件制作上述对比试块，对比试块的材料、尺寸及形状与被检测的工件完全相同，对比试块在厚度为L处设置有宽度为B的脱粘缺陷3，脱粘缺陷3的宽度方向沿对比试块的粘接界面4方向。

根据工件的检测位置对应的厚度L以及工件的检测面1和粘接界面4的夹角θ，计算入射传感器5和接收传感器6之间的距离d＝Ltan(2θ)，调整入射传感器5和接收传感器6之间的距离，使得入射传感器5和接收传感器6的间距为d；

S2、如图2所示，将入射传感器5和接收传感器6沿对比试块的厚度变化方向布置，利用耦合剂将入射传感器5和接收传感器6与对比试块的检测面1耦合；

S3、观察对比试块厚度为L处的反射回波，将反射回波高度调整到基准波高，以此基准波高设置为当前检测位置的检测灵敏度，如图3所示，将反射回波(即图3中的第二个波峰)设置为基准波高，工件测试过程中只要反射回波达到了基准波高，则说明此处存在脱粘缺陷3；

S4、将入射传感器5和接收传感器6沿工件的厚度变化方向布置，利用耦合剂将入射传感器5和接收传感器6与工件厚度为L处的检测面1耦合，对工件的厚度为L的位置进行移动扫查。

移动扫查过程中观察反射回波的高度，当接收到的反射回波高达到基准波高时，则判断入射传感器5对应的部位(即入射声波直线延伸到粘接面的位置)存在脱粘缺陷3，记录脱粘缺陷3位置及缺陷尺寸，绘制缺陷分布简图。图4为不存在脱粘缺陷3时的检测图，

S5、移动至工件下一个厚度处进行移动搜查，直至扫查完整个工件，其中，相邻两次移动搜查中，入射传感器5移动的距离不大于

本发明对设备需求不高，采用常见的超声检测仪及传感器即可实施检测，检测费用低，无污染。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。