使用相控陣技術(shù)跟蹤電阻焊接管材的焊縫
引言
電阻焊接（ERW）管材通過(guò)對(duì)鋼制卷材進(jìn)行持續(xù)加工而制成。加工過(guò)程包括展開(kāi)卷材，將鋼板輸送到軋管機(jī)中，然后使用電阻焊接技術(shù)將鋼板的縱邊接合起來(lái)。如果鋼板接合的縱邊沒(méi)有對(duì)齊，則會(huì)導(dǎo)致在整個(gè)管材制造過(guò)程中出現(xiàn)焊縫偏斜的問(wèn)題。
挑戰(zhàn)
要在電阻焊接管材的制造過(guò)程中進(jìn)行焊縫檢測(cè)，操作人員必須用肉眼跟蹤焊縫，以確保探測(cè)缺陷的探頭與焊縫的中心對(duì)齊。這種手動(dòng)跟蹤方式的問(wèn)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(cè)。
解決方案
在制造過(guò)程中，火焰清理工具用于去除源于焊接過(guò)程的多余材料。這個(gè)操作會(huì)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(cè)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(cè)系統(tǒng)的這個(gè)功能，在檢測(cè)時(shí)需要使用一個(gè)曲面相控陣探頭，而且探頭要具有足夠的長(zhǎng)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(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)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(shí)間分析的算法，通過(guò)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(shí)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(duì)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(cè)量焊縫在管材長(zhǎng)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(gè)電動(dòng)小車上，電動(dòng)小車被固定在一個(gè)環(huán)繞管材周向放置的圓形軌道上，因此探頭可以自動(dòng)跟隨著焊縫而移動(dòng)。同理，幾個(gè)用于探測(cè)缺陷的探頭被固定在一個(gè)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(dòng)調(diào)整自己的位置。
QuickView軟件的B掃描圖像顯示了一個(gè)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(cè)系統(tǒng)采集到焊縫跟蹤數(shù)據(jù)的示例。上面4個(gè)帶狀圖提供了焊縫檢測(cè)的信息，下面兩個(gè)帶狀圖表明所探測(cè)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(gè)被探測(cè)到的焊縫位置被實(shí)時(shí)傳送到PLC，然后由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的、專用于每個(gè)探頭的機(jī)械裝置再對(duì)探頭進(jìn)行重新定位，從而可以確保探頭在管材的整個(gè)長(zhǎng)度方向上對(duì)焊縫和熱影響區(qū)（HAZ）進(jìn)行正確的檢測(cè)。
電阻焊接在線檢測(cè)系統(tǒng)的環(huán)形軸用于使探頭自動(dòng)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(cè)量的聲學(xué)結(jié)果被記錄下來(lái)。然后管材被故意偏斜放置，以對(duì)自動(dòng)焊縫跟蹤功能進(jìn)行測(cè)試。如圖所示，相控陣探頭會(huì)自動(dòng)將自己調(diào)整到焊縫中線的位置之上。
自動(dòng)焊縫跟蹤結(jié)語(yǔ)/主要優(yōu)勢(shì)特性
結(jié)果表明，電阻焊接在線或離線檢測(cè)系統(tǒng)可以采用相控陣技術(shù)，使探頭自動(dòng)跟蹤焊縫進(jìn)行檢測(cè)，從而可以不再依賴操作人員用肉眼對(duì)焊縫進(jìn)行跟蹤。消除了這個(gè)不定因素，有助于對(duì)焊縫完成全面可靠的檢測(cè)。管材數(shù)據(jù)文件確保了檢測(cè)的可追溯性，因?yàn)槲募屑缺４媪巳毕菪畔?，又記錄了焊縫跟蹤數(shù)據(jù)。
此外，實(shí)時(shí)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(shí)提供焊接和火焰清理過(guò)程的反饋信息。操作人員可以在管材的焊接過(guò)程中對(duì)焊縫進(jìn)行分析，而無(wú)需等待將管材切割后再進(jìn)行分析，這樣就在很大程度上減少了報(bào)廢材料的數(shù)量（在火焰清理工具被磨損或損壞時(shí)，還是會(huì)對(duì)管材有所損傷）。