白車身焊點缺陷檢測中超聲波檢測技術的應用

盧小龍 付貴 李會賓 李孝坤 張曉光

摘 要：近些年，隨著科學技術的不斷發展和社會不斷進步，汽車制造行業也得到了很好的發展，各種先進的制造與檢測技術廣泛應用。相較于傳統的焊點缺陷檢測與質量控制方式，超聲波檢測技術居于顯著的優勢。本文首先簡要介紹了現階段焊點檢測方法與白車身制造工藝，闡述了超聲波檢測的原理以及應用優勢，并結合實際工作深入闡述了超聲波檢測結果的分析研究，以期為我國汽車制造行業發展提供參考。

關鍵詞：白車身;焊點缺陷檢測;超聲波檢測

1概述

1.1傳統焊點缺陷檢測方式

目前，電阻焊仍為現代汽車組裝與制造的主要焊接方式，且焊接質量、焊點的強度直接據決定了整體車身的質量與使用安全性。相關數據資料顯示，一臺采用常規生產方式的小型轎車的車身焊點數量為4000至6000個。傳統的焊點缺陷檢測方式主要分為破壞性檢測與非破壞性檢測兩種方式。破環性檢測是指在檢測過程中會對車身造成一定的損傷，主要有組織顯微檢測與鑿檢檢測兩種;非破環性檢測以目視為主，但測量精度十分有限。

1.2車身制作材料與工藝特點

在下階段的轎車車身塑造過程中，常采用高強度的冷成型鋼與熱成型鋼作為制作材料，在一些高端轎車制造過程中，還采用超高強度的熱成型鋼以及鋁材作為車身材料，在保證車身整體強度的同時有效降低了車身質量。但是，車身新材料的使用也對焊接工藝以及其檢測技術提出了新的要求，現代高端車輛多采用中頻焊接技術，通過控制焊接過程功率恒定保障焊接的穩定性。在車身不同板材之間的焊接強度是否符合整體設計要求就成為了焊接點質量控制的重點。對于熱成型鋼，多采用傳統破壞性檢測與超聲波檢測結合的方式進行焊點質量檢測。相較于破壞性檢測，超聲波檢測不需要過多的人力成本，具有經濟性強、檢測準確率高等優勢。

2超聲波檢測原理

2.1基本檢測原理

對于硅酸鹽制品施以一個力或是使其膨脹，會使得物體表面產生負點亦或是正電，這就是壓電效應。而反向壓電效應是指，在通電的情況下，電能將轉化為動能，物體表面會發生形變。正向壓電效應是超聲波焊點檢測的基本原理，壓電物體表面發生形變，在兩金屬電極間會生成一定的電壓，而后電壓變化轉化為脈沖信號，并傳遞給檢測探頭。檢測探頭可以將壓電物體產生的電子脈沖信號轉化為超聲波，并傳輸到待測物體周圍。檢測過程中常用油狀或是膠狀物體作為超聲波傳遞的介質。聲波傳輸到待檢物體表面后返回至探頭，并將返回的聲波束信號轉化為電子脈沖，經數據信息處理與分析后，反映在檢測儀的顯示器上。

2.2檢測探頭功能與選擇

超聲波檢測技術主要是通過焊接點返回超聲波的次序以及中間回波的分析實現的，中間回波的形成說明了兩板之間存在空隙。返回的超聲波的信息分析主要涵蓋了單次波束長短、超聲波強度以及超聲波增強或是減弱、中間回波的幅度大小的趨勢等方面，綜合以上即可對焊接點的質量作出準確的判斷。高質量焊接點與缺陷焊接點返回波具有顯著的差異，如合格厚度返回的波應該更長、信號衰弱慢等。此外，檢測探頭直徑的合理選擇也對檢測效果具有重關重要的作用，直徑過小，聲波束大部分能夠通過焊核，無法形成有效反射，進而無法對小焊核進行準確的判定。

3超聲波檢測結果分析與研究

3.1焊點功能參數

決定焊接端質量的焊點參數主要有以下幾點，焊核直徑、焊核厚度、焊點的壓入距離、焊接端壓入直徑、兩塊連接板材的厚度、以及板材間的空隙長度等。

3.2焊點的缺陷類型

焊接點的質量主要由多方面因素決定，焊接過程的電流穩定性、焊接時間的長短、兩金屬電極間電壓、不同零件的匹配程度、物體表面的清潔程度以及鍍鋅層的厚薄程度等。在實際工作中 ，具有缺陷的焊接點多表現出砂眼、空氣存留、焊點厚度薄、焊核直徑小以及壓痕過輕等癥狀。

3.3焊接點缺陷超聲波檢測的核心指標

在超聲波焊點檢測技術中，經過特定的數據分析處理，焊點檢測結果多以A-Bild 圖的形式顯示，其核心指標主要有以下類。一，返回超聲波數量，回波數量高于正常值則說明焊點之間存在黏連的狀態，而回波數量少則說明焊點過燒。二，返回超聲波束之間的距離，這一指標主要反映了焊接后材料厚薄度，也是判定焊接點是否合乎標準的重要參考因素。回波間距離過長這說明焊點之間存在黏連，一般情況下，誤差范圍在3%-25%之間的焊點壓入厚度均屬于正常誤差。三，間歇回波的橫坐標與峰值，間歇回波距離長、數量少則說明存在開焊、或是焊核過小的狀態，焊點是否存在砂眼與氣孔也可以通過這一參數識別。四，返回聲波的強弱程度，這一指標直接影響了A-Bild 圖的結果顯示效果，在對不同材料、厚度板材的檢測過程中，要對聲波強度進行適當調節，以培植出良好的波形圖，并實現超聲波檢測技術對真實焊接點狀況的準確反映。

4超聲波檢測的校正與維修

超聲波檢測儀器屬于精密儀器，在使用過程中因嚴格按照操作手冊進行規范操作，以保證檢測儀器的檢測準確度與壽命。在長期閑置的狀態下，應該安排固定的技術人員進行產品的定期檢查與維護。任何儀器在高負荷條件下長期運行都難以避免產生誤差，而檢測儀器本身的誤差可能會導致檢測結果與實際焊點狀態不契合，從而給后期檢測維修以及產品制造等工作帶來不便，進而對汽車車身的質量造成不利影響。因此，在使用之前或是長時間運行后，均要對超聲波檢測儀器進行檢測與校正，基準材料使用進行熱處理后的 S355JO 鋼，并按照指導手冊設計標準尺寸的焊頭，對基準板材的棱角與表面進行打磨（Ra值統一規定為0.8微米）。超聲波儀器的校正檢測主要分為檢測儀檢測與探頭檢測兩部分，檢測儀的準確度核查的參數主要包括，回波峰值、回波距離與標準值偏差等;探頭的準確度核查主要通過比較回波峰值與標準的值的差異等實現。

5結束語

綜上所述，現代車輛車身焊點的傳統缺陷檢測方式主要有組織顯微檢測、鑿檢檢測以及非破環檢測等。超聲波檢測具有檢測效率高、準確度高等優勢，在工作中常與破環性檢測方式結合用于高強度熱成型鋼的焊點質量檢測。超聲波檢測技術的基本原理是正向壓電效益以及超聲波的反射效應，檢測探頭的合理選擇對檢測效果準確度至關重要。焊接點受到焊接時間、電流穩定性等多方面因素影響，并常表現為砂眼、氣孔等缺陷形式。超聲波回波數量、不同次序回波之間的距離、間歇回波的距離與峰值等均為焊接點超聲波檢測的核心指標。超聲波檢測儀器在使用前以及長期使用后也需要通過規范的方式進行檢測與校正。

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作者簡介：

盧小龍（1987.03.20），性別： 男，民族： 漢，籍貫（精確到市）： 河南省開封市，當前職務： 質量工程師，當前職稱： 助理工程師，學歷： 本科，研究方向： 車身焊接技術/質量管控、提升.