使用相控陣技術(shù)自動測量焊縫寬度
使用相控陣技術(shù)自動測量焊縫寬度
引言
電阻焊接（ERW）管材通過對鋼制卷材進行持續(xù)加工而制成。加工過程包括展開卷材，將鋼板輸送到軋管機中，然后使用電阻焊接技術(shù)將鋼板的縱邊接合起來。如果鋼板接合的縱邊沒有對齊，則會導(dǎo)致在整個管材制造過程中出現(xiàn)焊縫偏斜的問題。
挑戰(zhàn)
要在電阻焊接管材的制造過程中進行焊縫檢測，操作人員必須用肉眼跟蹤焊縫，以確保探測缺陷的探頭與焊縫的中心對齊。這種手動跟蹤方式的問題在于需要依賴操作人員的嫻熟技能和全神貫注，才能有效地完成檢測。
解決方案
在制造過程中，火焰清理工具用于去除源于焊接過程的多余材料。這個操作會使焊縫兩側(cè)的壁厚發(fā)生變化。使用奧林巴斯電阻焊接在線或離線檢測系統(tǒng)的基于相控陣的焊縫剖面顯示與跟蹤功能，可以監(jiān)控焊縫剖面的變化。
要使用電阻焊接管材檢測系統(tǒng)的這個功能，在檢測時需要使用一個曲面相控陣探頭，而且探頭要具有足夠的長度，可以延伸到焊縫兩側(cè)的熱影響區(qū)（HAZ）以外。探頭以零度角發(fā)射縱波，對目標區(qū)域進行掃查，以獲得焊縫的側(cè)面視圖。
電阻焊接管材上的咬邊焊縫示例
基于渡越時間分析的算法，通過使用火焰清理工藝造成的壁厚差異，推斷焊縫的位置。
渡越時間的數(shù)據(jù)分析表明焊縫出現(xiàn)了咬邊缺陷
如果需要，相對于探頭中心的火焰清理區(qū)域的位置，可用于校正探頭的位置。焊縫剖面算法可以測量焊縫在管材長度方向上的任何偏斜，并為用戶提供用于調(diào)整探頭的信息。
相控陣探頭被安裝在一個電動小車上，電動小車被固定在一個環(huán)繞管材周向放置的圓形軌道上，因此探頭可以自動跟隨著焊縫而移動。同理，幾個用于探測缺陷的探頭被固定在一個相似的結(jié)構(gòu)中，而且這些探頭可以從用于了解焊縫剖面的探頭獲得位置信息，以自動調(diào)整自己的位置。
QuickView軟件的B掃描圖像顯示了一個咬邊焊縫
結(jié)果
下圖顯示的是奧林巴斯電阻焊接在線和離線檢測系統(tǒng)采集到焊縫跟蹤數(shù)據(jù)的示例。上面4個帶狀圖提供了焊縫檢測的信息，下面兩個帶狀圖表明所探測的焊縫位置，以及用于跟蹤焊縫的壁厚C掃描數(shù)據(jù)。
缺陷通道（上面）和焊縫跟蹤顯示（下面）這個被探測到的焊縫位置被實時傳送到PLC，然后由伺服電機驅(qū)動的、專用于每個探頭的機械裝置再對探頭進行重新定位，從而可以確保探頭在管材的整個長度方向上對焊縫和熱影響區(qū)（HAZ）進行正確的檢測。
電阻焊接在線檢測系統(tǒng)的環(huán)形軸用于使探頭自動跟蹤焊縫。
下圖表明，相控陣探頭被放置在焊縫的中心線上，且壁厚測量的聲學(xué)結(jié)果被記錄下來。然后管材被故意偏斜放置，以對自動焊縫跟蹤功能進行測試。如圖所示，相控陣探頭會自動將自己調(diào)整到焊縫中線的位置之上。
自動焊縫跟蹤結(jié)語/主要優(yōu)勢特性
結(jié)果表明，電阻焊接在線或離線檢測系統(tǒng)可以采用相控陣技術(shù)，使探頭自動跟蹤焊縫進行檢測，從而可以不再依賴操作人員用肉眼對焊縫進行跟蹤。消除了這個不定因素，有助于對焊縫完成全面可靠的檢測。管材數(shù)據(jù)文件確保了檢測的可追溯性，因為文件中既保存了缺陷信息，又記錄了焊縫跟蹤數(shù)據(jù)。
此外，實時獲得的數(shù)據(jù)可使用戶看到焊縫的剖面圖形和火焰清理區(qū)域，并為用戶即時提供焊接和火焰清理過程的反饋信息。操作人員可以在管材的焊接過程中對焊縫進行分析，而無需等待將管材切割后再進行分析，這樣就在很大程度上減少了報廢材料的數(shù)量（在火焰清理工具被磨損或損壞時，還是會對管材有所損傷）。