Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор)
Представлен обзор современных методов и средств неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой: капиллярных, оптических, вихретоковых, магнитных, электрических, тепловых, радиационных и акустических. Кратко рассмотрены преимущества и недостатки используемых мет...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102587 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) / Е.В. Шаповалов, Р.М. Галаган, Ф.С. Клищар, В.И. Запара // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2013. — № 1. — С. 10-22. — Бібліогр.: 70 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102587 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шаповалов, Е.В. Галаган, Р.М. Клищар, Ф.С. Запара, В.И. 2016-06-12T03:51:15Z 2016-06-12T03:51:15Z 2013 Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) / Е.В. Шаповалов, Р.М. Галаган, Ф.С. Клищар, В.И. Запара // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2013. — № 1. — С. 10-22. — Бібліогр.: 70 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102587 620.179:620.19:621.791.763 Представлен обзор современных методов и средств неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой: капиллярных, оптических, вихретоковых, магнитных, электрических, тепловых, радиационных и акустических. Кратко рассмотрены преимущества и недостатки используемых методов, а также тенденции их развития. Особое внимание уделено анализу возможностей УЗ метода с использованием различных методик контроля, схем прозвучивания и типов преобразователей. Показано, что актуальным вопросом является повышение достоверности контроля самого опасного дефекта сварного соединения, полученного контактной точечной сваркой — непровара. Для этих целей можно использовать большинство описанных в статье методов, однако отдельные недостатки каждого метода не позволяют гарантировать надежное выявление данного дефекта. Поэтому перспективным является использование одновременно нескольких бесконтактных методов и разработка оптимальных способов анализа данных для каждого отдельного метода. Недостатком такого подхода является увеличение времени контроля, однако его можно минимизировать с помощью правильной стратегии проведения всего комплекса контрольно-измерительных мероприятий. Соответственно даны рекомендации по выбору методов контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой, и предложен подход к созданию автоматизированной системы контроля с использованием одновременно нескольких методов. Библиогр. 70 назв., рис. 8. This paper presents an overview of modern methods and tools for non-destructive testing of resistance spot welding: liquidpenetrant, optical, eddy current, magnetic, electrical, thermal, radiation and acoustic. We briefly discuss the advantages and disadvantages of the each method and ways of their development. Special attention is paid to analysis capabilities of ultrasonic method with different control techniques, sounding schemes and types of converters. It is shown that still n important issue is to increase the reliability of control of the unsafe defect of resistance spot welding — lack of fusion. Although these goals may use the majority of methods described in the article, but the existing limitations in each method does not allow us to guarantee reliable detection of this defect. So perspective is the use of multiple simultaneous non-contact methods for control of lack of fusion and development of the best ways to analyze the data for each method. Possible disadvantage of this approach is to increase the control time, but it can be minimized by developing the right strategy of the entire complex of measurement. Accordingly, recommendations for choice of methods for control of resistance spot welding and proposed an approach to creation of the automated control system using several methods simultaneously. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Научно-технический раздел Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) Modern methods and means of NDT of welded joint made by resistance spot welding (Review) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) |
| spellingShingle |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) Шаповалов, Е.В. Галаган, Р.М. Клищар, Ф.С. Запара, В.И. Научно-технический раздел |
| title_short |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) |
| title_full |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) |
| title_fullStr |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) |
| title_full_unstemmed |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) |
| title_sort |
современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (обзор) |
| author |
Шаповалов, Е.В. Галаган, Р.М. Клищар, Ф.С. Запара, В.И. |
| author_facet |
Шаповалов, Е.В. Галаган, Р.М. Клищар, Ф.С. Запара, В.И. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Modern methods and means of NDT of welded joint made by resistance spot welding (Review) |
| description |
Представлен обзор современных методов и средств неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой: капиллярных, оптических, вихретоковых, магнитных, электрических, тепловых, радиационных и акустических. Кратко рассмотрены преимущества и недостатки используемых методов, а также тенденции их развития. Особое внимание уделено анализу возможностей УЗ метода с использованием различных методик контроля, схем прозвучивания и типов преобразователей. Показано, что актуальным вопросом является повышение достоверности контроля самого опасного дефекта сварного соединения, полученного контактной точечной сваркой — непровара. Для этих целей можно использовать большинство описанных в статье методов, однако отдельные недостатки каждого метода не позволяют гарантировать надежное выявление данного дефекта. Поэтому перспективным является использование одновременно нескольких бесконтактных методов и разработка оптимальных способов анализа данных для каждого отдельного метода. Недостатком такого подхода является увеличение времени контроля, однако его можно минимизировать с помощью правильной стратегии проведения всего комплекса контрольно-измерительных мероприятий. Соответственно даны рекомендации по выбору методов контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой, и предложен подход к созданию автоматизированной системы контроля с использованием одновременно нескольких методов. Библиогр. 70 назв., рис. 8.
This paper presents an overview of modern methods and tools for non-destructive testing of resistance spot welding: liquidpenetrant, optical, eddy current, magnetic, electrical, thermal, radiation and acoustic. We briefly discuss the advantages and disadvantages of the each method and ways of their development. Special attention is paid to analysis capabilities of ultrasonic method with different control techniques, sounding schemes and types of converters. It is shown that still n important issue is to increase the reliability of control of the unsafe defect of resistance spot welding — lack of fusion. Although these goals may use the majority of methods described in the article, but the existing limitations in each method does not allow us to guarantee reliable detection of this defect. So perspective is the use of multiple simultaneous non-contact methods for control of lack of fusion and development of the best ways to analyze the data for each method. Possible disadvantage of this approach is to increase the control time, but it can be minimized by developing the right strategy of the entire complex of measurement. Accordingly, recommendations for choice of methods for control of resistance spot welding and proposed an approach to creation of the automated control system using several methods simultaneously.
|
| issn |
0235-3474 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102587 |
| citation_txt |
Современные методы и средства неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного контактной точечной сваркой (Обзор) / Е.В. Шаповалов, Р.М. Галаган, Ф.С. Клищар, В.И. Запара // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2013. — № 1. — С. 10-22. — Бібліогр.: 70 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT šapovalovev sovremennyemetodyisredstvanerazrušaûŝegokontrolâsvarnogosoedineniâvypolnennogokontaktnoitočečnoisvarkoiobzor AT galaganrm sovremennyemetodyisredstvanerazrušaûŝegokontrolâsvarnogosoedineniâvypolnennogokontaktnoitočečnoisvarkoiobzor AT kliŝarfs sovremennyemetodyisredstvanerazrušaûŝegokontrolâsvarnogosoedineniâvypolnennogokontaktnoitočečnoisvarkoiobzor AT zaparavi sovremennyemetodyisredstvanerazrušaûŝegokontrolâsvarnogosoedineniâvypolnennogokontaktnoitočečnoisvarkoiobzor AT šapovalovev modernmethodsandmeansofndtofweldedjointmadebyresistancespotweldingreview AT galaganrm modernmethodsandmeansofndtofweldedjointmadebyresistancespotweldingreview AT kliŝarfs modernmethodsandmeansofndtofweldedjointmadebyresistancespotweldingreview AT zaparavi modernmethodsandmeansofndtofweldedjointmadebyresistancespotweldingreview |
| first_indexed |
2025-11-25T20:35:02Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:35:02Z |
| _version_ |
1850525941613199360 |
| fulltext |
УДК 620.179:620.19:621.791.763
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО
КОНТРОЛЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ, ВЫПОЛНЕННОГО
КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКОЙ (ОБЗОР)
Е. В. ШАПОВАЛОВ, Р. М. ГАЛАГАН, Ф. С. КЛИЩАР, В. И. ЗАПАРА
ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Представлен обзор современных методов и средств неразрушающего контроля сварного соединения, выполненного
контактной точечной сваркой: капиллярных, оптических, вихретоковых, магнитных, электрических, тепловых, ра-
диационных и акустических. Кратко рассмотрены преимущества и недостатки используемых методов, а также тен-
денции их развития. Особое внимание уделено анализу возможностей УЗ метода с использованием различных методик
контроля, схем прозвучивания и типов преобразователей. Показано, что актуальным вопросом является повышение
достоверности контроля самого опасного дефекта сварного соединения, полученного контактной точечной сваркой
— непровара. Для этих целей можно использовать большинство описанных в статье методов, однако отдельные
недостатки каждого метода не позволяют гарантировать надежное выявление данного дефекта. Поэтому перспек-
тивным является использование одновременно нескольких бесконтактных методов и разработка оптимальных спо-
собов анализа данных для каждого отдельного метода. Недостатком такого подхода является увеличение времени
контроля, однако его можно минимизировать с помощью правильной стратегии проведения всего комплекса кон-
трольно-измерительных мероприятий. Соответственно даны рекомендации по выбору методов контроля сварного
соединения, выполненного контактной точечной сваркой, и предложен подход к созданию автоматизированной сис-
темы контроля с использованием одновременно нескольких методов. Библиогр. 70 назв., рис. 8.
К л ю ч е в ы е с л о в а : неразрушающий контроль, контактная точечная сварка, ультразвук, надежность
Широкое применение контактной точечной сварки
(КТС) в различных областях промышленности
обусловлено высокой степенью ее механизации,
роботизации, автоматизации и, как следствие, вы-
сокой производительностью. В сварном точечном
соединении возможно возникновение различных
дефектов, причинами которых являются несовер-
шенство оборудования для КТС, сборочные, под-
готовительные операции и др. Необходимым усло-
вием формирования качественного сварного соеди-
нения, выполненного КТС, является образование об-
щей зоны расплавления заданных размеров, что
обеспечивает важнейшее эксплуатационное свойс-
тво — прочность соединения [1]. Размер этой зоны
при точечной сварке определяется диаметром литого
ядра и регламентируется ГОСТ 15878–79 «Контак-
тная сварка. Соединения сварные. Конструктивные
элементы и размеры».
Основными дефектами КТС можно назвать
непровар, выплеск, трещины, раковины и откло-
нение геометрических параметров сварного сое-
динения [2]. Непровар является одним из самых
опасных дефектов и может проявляться в виде
полного отсутствия или уменьшения литого ядра,
а также при частичном или полном сохранении
оксидной пленки или плакирующего слоя в кон-
такте деталь–деталь. Количество дефектов, допус-
каемых без исправления и подлежащих исправ-
лению, зависит от ответственности сварного узла
и регламентируется соответствующими техничес-
кими условиями. Значительно снизить количество
дефектов и вероятность их появления позволяет
контроль режимов работы оборудования (элект-
рических и механических) и управление процес-
сом КТС [3].
Контролируют качество точечной сварки чаще
всего внешним осмотром деталей и разрушением
опытных образцов. Преобладание разрушающих
методов контроля обусловлено простотой и наг-
лядностью результатов. Однако разрушающие ме-
тоды имеют существенный недостаток (кроме, ес-
тественно, самого процесса разрушения) — поз-
воляют проводить только выборочный контроль.
Подобного недостатка лишены методы НК.
Данная работа посвящена обзору методов НК
сварного соединения, выполненного контактной
точечной сваркой, анализу достоинств и недос-
татков каждого из них и определению основных
тенденций их дальнейшего развития.
Капиллярные методы контроля. Данные ме-
тоды основаны на капиллярном проникновении
индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости
поверхностных и сквозных несплошностей конт-
ролируемых изделий и регистрации образующих-
ся индикаторных следов визуальным способом
или с помощью специальных преобразователей.
Капиллярные методы в зависимости от способа
выявления индикаторного рисунка подразделяют
на люминесцентный, цветной, люминесцентно-
цветной, яркостный [4].
© Е. В. Шаповалов, Р. М. Галаган, Ф. С. Клищар, В. И. Запара, 2013
10 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
К недостаткам метода можно отнести то, что
он выявляет только поверхностные или сквозные
несплошности; требует значительных временных
затрат на подготовку поверхности изделий, а так-
же на обработку результатов контроля; невозмож-
ность автоматизации. Значительная трудоемкость
капиллярных методов препятствует их использо-
ванию для контроля КТС, так как в некоторых
конструкциях количество сварных точек может
достигать нескольких тысяч и более.
Оптические методы контроля. Наиболее де-
шевым и оперативным методом НК является внеш-
ний осмотр. Обычно внешним осмотром контроли-
руют все сварные изделия независимо от примене-
ния других видов контроля. Внешний осмотр сое-
динений проводят невооруженным глазом или через
увеличительную лупу. При осмотре проверяют рас-
положение сварных точек, форму и размеры вмя-
тины от электродов, наличие наружных дефектов,
зазоры между деталями [5]. Отпечатки сварных то-
чек должны иметь круглую форму (допускается не-
которая овальность). Нормальная глубина вмятины
составляет 1015 % толщины деталей, а при свар-
ке деталей неравной толщины может увеличиваться
до 25 % [2]. На поверхности точек не должно быть
выплесков металла.
Применение оптико-электронных средств об-
работки изображений увеличивает эффективность
оптического контроля, позволяя автоматизиро-
вать контроль КТС. Например, лазерные скани-
рующие сенсоры и цифровые видеокамеры ис-
пользуются для измерения контура отпечатков
сварочных электродов, определения наружных де-
фектов и трещин [6]. В новых разработках опти-
ческих сканеров применяется динамический по-
рог и алгоритмы морфологии для сегментирова-
ния дефектов [7]. Размеры отпечатков от элект-
родов не могут служить объективным показате-
лем качества сварного соединения. Однако изме-
нение размеров отпечатков при неизменной нас-
тройке машины свидетельствует о том, что был
нарушен процесс сварки, а это могло привести к
изменению качества соединения.
Приборы оптической интерферометрии позволя-
ют с большой точностью измерять перемещения и
деформации элементов сварных конструкций как в
процессе их изготовления, так и эксплуатации.
Оценку качества КТС также проводят по результа-
там моделирования напряженно-деформированного
состояния сварных соединений [8].
В последние годы для НК качества точечных
соединений используется метод электронной ши-
рографии (Digital Shearography), который является
бесконтактным оптическим интерференционным
методом контроля деталей и конструкций, изго-
товленных из различных материалов [9]. Суть ме-
тода электронной ширографии состоит в следу-
ющем. Объект контроля (ОК) частично или пол-
ностью освещается с помощью лазера когерент-
ной волной, которая при отражении от его по-
верхности попадает на сдвиговый элемент, раз-
мещенный перед объективом CCD-камеры
(рис. 1). В плоскости изображения CCD-камеры
появляются два смещенных изображения ОК. Ин-
терференция световых волн образует хаотическую
микроинтерференционную спекл-структуру, ко-
торая с помощью CCD-камеры вводится в компь-
ютер. Полученные микроинтерференционные
спекл-структуры, записанные для двух состояний
объекта (до и после нагружения), сравниваются
и обрабатываются с целью получения макроин-
терференционных полос (широграммы), которые
несут информацию о производных от компонент
вектора перемещений точек поверхности. Концен-
трация напряжений и деформаций в зоне дефектов
под воздействием нагрузки проявляется в виде ло-
кальной особенности на картине интерференцион-
ных полос. На основе полученных данных можно
судить о наличии дефектов в контролируемом
объекте [10, 11]. Метод также позволяет определить
размер ядра сварной точки. Результаты применения
электронной ширографии для диагностики сварных
точечных соединений приведены в работе [12].
К недостаткам электронной ширографии можно
отнести необходимость нагружения ОК, что может
потребовать дополнительных приспособлений и
времени на проведение контроля КТС. К тому же
по полученным картинам интерференционных по-
лос трудно судить о параметрах дефекта.
Вихретоковые методы контроля. Вихретоко-
вый (электромагнитный) метод контроля основан
на регистрации изменения поля вихревых токов,
наводимых в приповерхностном слое изделия.
Вихретоковый метод применительно к КТС ис-
Рис. 1. Схема контроля с применением электронной широг-
рафии: 1 — сварная конструкция; 2 — источник лазерного
излучения; 3 — подвижное зеркало; 4 — светоделитель; 5 —
CCD-камера; 6 — неподвижное зеркало; 7 — компьютер
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013 11
пользуют для контроля размеров литого ядра. При
отсутствии литого ядра локальная электропровод-
ность максимальна и соответствует полному неп-
ровару. С увеличением литого ядра до номиналь-
ного значения она снижается до некоторой экс-
периментально установленной величины. Измене-
ние электропроводности вызывает изменение
электрических параметров преобразователя — ак-
тивного и реактивного сопротивления катушки
индуктивности, которое регистрируется дефек-
тоскопом [2, 13].
На чувствительность электромагнитного мето-
да значительно влияет зазор между датчиком и
поверхностью контролируемого изделия (обус-
ловленный глубиной вмятины), а также их вза-
имное расположение, форма и размеры [14]. Так
как в настоящее время не существует теоретичес-
ких методов установления зависимости удельной
электрической проводимости от дефектности
сварного соединения, то задача решается экспе-
риментальным путем [15], что можно отнести к
недостаткам данного метода.
Магнитные методы контроля. Магнитные
методы НК применяют главным образом для кон-
троля изделий из ферромагнитных материалов. В
зависимости от используемого способа получения
информации магнитные методы делятся на маг-
нитопорошковый, магнитографический, ферро-
зондовый, индукционный, эффект Холла, понде-
ромоторный, магниторезисторный [4]. С по-
мощью магнитных методов контролируют разме-
ры сварной точки, сплошность и механические
свойства. При использовании магнитных методов
в области сварного соединения создается сильное
магнитное поле. Любой дефект, попадающий в
это поле, будет создавать локальное поле утечки
(рассеяния). По распределению магнитного поля
вокруг места сварного соединения определяют
качество КТС. Например, в магнитопорошковом
способе характер распределения магнитного поля
определяется по расположению частиц, специ-
ально помещенных на поверхности изделия. Оче-
видным недостатком данного способа является
его трудоемкость и невозможность автомати-
зации (в отличие от других способов магнитного
НК). К общим недостаткам традиционных маг-
нитных методов можно отнести то, что распре-
деление магнитного поля на поверхности ОК мо-
жет зависеть не только от дефектов, но и от ло-
кальной структурной или магнитной неоднород-
ности металла. Это требует создания специали-
зированных методов обработки первичной ин-
формации, чтобы избежать ложной расшифровки
полученных в процессе контроля данных.
В работе [16] предложен способ магнитного
контроля точечных сварных соединений, при ко-
тором сварное соединение после сварки размаг-
ничивают, а затем намагничивают в слабых диа-
пазонах полей 240 А/см. Над сварной точкой
устанавливают феррозонд-градиентометр перпен-
дикулярно плоскости соединения. С помощью ус-
тройства сканирования датчик перемещают над
сварной точкой с постоянной скоростью. С шагом
h = 0,1 мм проводят запись величины нормальной
составляющей поля рассеяния, выделяют ее экс-
тремальные значения, а о качестве сварного сое-
динения судят по диаметру сварной точки, который
определяется выражением d = hn (где n — коли-
чество измерений между двумя экстремумами).
Для повышения пространственного разреше-
ния и чувствительности магнитного метода ис-
пользуют специальные миниатюрные датчики в
виде решеток на базе магниторезисторов (giant
magnetoresistor, GMR) или датчиков SDT (spin de-
pendent tunneling) [17, 18].
Заслуживает внимания возможность примене-
ния для контроля КТС метода магнитной памяти
металла (МПМ) [19]. Это метод НК, основанный
на анализе распределения собственного магнит-
ного поля рассеяния (СМПР) на поверхности из-
делий для определения зон концентрации напря-
жений, дефектов и неоднородности структур ме-
талла и сварных соединений [20]. Путем считы-
вания СМПР, формирующегося естественным об-
разом в процессе сварки и отображающего оста-
точную намагниченность, можно выполнять ин-
тегральную оценку состояния сварного соедине-
ния. Качество соединения оценивают по характе-
ру распределения нормальной составляющей маг-
нитного поля и его градиента. Бесспорным пре-
имуществом метода является то, что не исполь-
зуется процедура намагничивания изделия. Одна-
ко в некоторых случаях использование метода
МПМ для КТС может потребовать предваритель-
ных экспериментальных исследований для разра-
ботки методики контроля и способов обработки
информации, так как согласно некоторым иссле-
дованиям результаты, полученные с использова-
нием данного метода, не позволяют достоверно
прогнозировать место разрушения образцов [21].
Для контроля КТС разработан метод, получив-
ший название магнитно-тепловой [22]. Суть ме-
тода заключается в том, что участок конструкции,
подлежащий сварке, предварительно намагничи-
вают постоянным магнитным полем определен-
ной величины и направления, а затем сваривают.
Под действием теплового поля от источника сва-
рочного нагрева металл размагничивается. После
сварки характер распределения остаточной маг-
нитной индукции в общем случае будет отражать
характер распространения теплового поля в пре-
делах температур ниже точки Кюри. Учитывая,
что непровар в основном связан с недостаточным
разогревом соответствующей зоны металла, по
распределению полей остаточной магнитной ин-
12 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
дукции можно определить геометрические пара-
метры зоны проплавления сварного соединения.
Интерес также представляет развитие магнито-
оптического метода контроля, который основан на
визуализации магнитограмм [23]. В первую оче-
редь метод используется для контроля поверхнос-
тных дефектов (трещин). Кроме этого, с помощью
магнитооптического контроля можно визуализи-
ровать области концентрации остаточных напря-
жений в точке роста трещин. Важными преиму-
ществами метода является некритичность к плос-
костности, шероховатости и ориентации исследуе-
мой поверхности, возможность программной обра-
ботки и документирования результатов контроля.
В работе [24] предложен способ магнитоопти-
ческого контроля, который заключается в том, что
после намагничивания ОК к его поверхности при-
жимается гибкий магнитный носитель. На носи-
тель копируется магнитное поле при перемещении
его вдоль поверхности изделия. Записанное расп-
ределение намагниченности визуализируется в маг-
нитооптической пленке из копии распределения,
полученной на гибком магнитном носителе.
Электрические методы контроля. Согласно
работе [25], к перспективным методам НК соеди-
нения, полученного контактной точечной сваркой,
относится использование токов шунтирования
(рис. 2). Способ состоит в пропускании через свар-
ное соединение с одной стороны листа постоянного
или высокочастотного тока 1020 А в импульсном
режиме (0,30,5 с) с замером тока шунтирования
(величины падения напряжения со стороны второго
листа в области сварки). По величине сигнала от
датчика судят о характере сварки по сравнению с
сигналом от эталонного образца.
Тепловые методы контроля. Тепловые мето-
ды основаны на измерении температурного поля
поверхности объекта, являющегося источником
информации об особенностях процесса теплопе-
редачи, которые, в свою очередь, зависят от на-
личия внутренних или наружных дефектов. Ос-
новными регистрируемыми параметрами являют-
ся интенсивность, температурный градиент, кон-
траст, лучистость и др.
Достоинствами теплового контроля являются
дистанционность (при условии использования
бесконтактных датчиков), высокая производи-
тельность испытаний и возможность создания ав-
томатизированных систем контроля и управления
технологическими процессами. К недостаткам
бесконтактных измерений можно отнести доста-
точно жесткие требования к чистоте окружающей
среды и качеству подготовки поверхности. Для
контроля КТС разработаны специализированные
системы, в которых предусмотрен местный нагрев
участка точки и термографическое определение
распределения температуры в районе соединения.
Система следует за сварочным роботом и фикси-
рует дефекты сварки [26]. В качестве импульсного
источника нагрева рекомендуется использовать
ксеноновую блитц-лампу [27].
Контроль размера литого ядра в сварном то-
чечном соединении можно проводить с помощью
анализа термоупругих напряжений. В данном слу-
чае с помощью инфракрасной термографии (ИКТ)
регистрируется распределение температуры в об-
ласти сварного соединения, обусловленное адиа-
батическим тепловым расширением, которое яв-
ляется результатом приложенных к ОК перемен-
ных механических сил. Когда величина напряже-
ний ниже предела упругости, соотношение между
изменением температуры T и изменением глав-
ного напряжения может быть выражено сле-
дующим уравнением [28]:
T = (–kT)/Cv = –KmT, (1)
где k — коэффициент теплового расширения;
T — абсолютная температура; — плотность;
Cv — удельная теплоемкость при постоянном
объеме; Km — коэффициент термоупругости.
Таким образом, регистрируя распределение
температуры можно определить изменение суммы
главных напряжений. Коэффициент термоупру-
гости Km имеет очень низкие значения, например,
для алюминия Km 8,910–12 м2/Н. Если предпо-
ложить, что изменение суммы главных напряже-
ний составит = 10 МПа, то при комнатной тем-
пературе для алюминия получим T 0,027 К,
т. е. для измерения температуры с высокой точ-
ностью необходима соответствующая разрешаю-
щая способность оборудования. Современные ин-
фракрасные сенсоры имеют соизмеримую с рас-
считанной выше величиной T разность эквива-
лентных шумовых температур при измерении ме-
тодом ИКТ. Соответственно получить разрешаю-
Рис. 2. Схема контроля непровара с использованием токов
шунтирования: Iш — ток шунтирования; Iр — рабочий ток; П
— потенциальный щуп; Т — токовый щуп
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013 13
щую способность и точность, достаточные для из-
мерения термоупругих напряжений, довольно
сложно. Для решения проблем с измерением нап-
ряжений методом ИКТ при контроле точечных
сварных соединений было предложено учитывать
тот факт, что объект измерения находится под воз-
действием переменных циклических нагрузок, по-
этому из выходных данных инфракрасного сен-
сора выбираются только данные о температурах,
изменяющихся синхронно с сигналами нагрузки
[29]. Они затем суммируются и усредняются для
каждого цикла нагружения, что дает возможность
значительно повысить точность и разрешающую
способность при измерении температуры. Недос-
татком ИКТ является необходимость приложения
переменных нагрузок к ОК.
Необходимо отметить, что тепловые методы
могут быть использованы не только для контроля
сварных соединений в процессе эксплуатации, но
и для управления процессом сваривания [30].
Радиационные методы контроля. Радиа-
ционный контроль сварных соединений обычно
проводят с помощью рентгеновского или гамма-
излучения [31]. Этим способом выявляются тре-
щины, раковины, скопление оксидов, поры и вып-
лески. К сожалению, рентгеновское просвечива-
ние для большинства металлов не позволяет ус-
тановить наличие литой зоны сварных соедине-
ний, так как коэффициент ослабления рентгенов-
ских лучей литого и основного металлов практи-
чески одинаковы. Поэтому на рентгеновском сним-
ке граница литого ядра практически не выявляется,
а видимый круг иной контрастности связан с вмя-
тиной от электродов. Однако у некоторых металлов
в результате сварки металл литой зоны неоднороден
по химическому составу. Это приводит к неодина-
ковому ослаблению рентгеновских лучей различны-
ми участками литого ядра.
Можно искусственно вызвать химическую не-
однородность металла зоны сварки, введя пред-
варительно в нахлестку соединения рентгенокот-
растный материал-свидетель (РКМС), имеющий
высокий коэффициент ослабления рентгеновских
лучей [32]. При расплавлении металла в ядре
РКМC перемещается на периферию. При просве-
чивании на рентгенограмме видно светлое кольцо,
соответствующее диаметру литого ядра. Если ли-
тое ядро не образовалось, то РКМC равномерно
распределен в нахлестке и светлого кольца нет.
Очевидными недостатками рентгеновских ме-
тодов являются их повышенная опасность для де-
фектоскописта, значительная стоимость и габари-
ты оборудования, трудность расшифровки полу-
ченных снимков. Однако в последнее время на-
лажен выпуск переносных малогабаритных рен-
тгеновских дефектоскопов (например, серия
ERESCO MF4), которые соответствуют европейс-
ким требованиям безопасности и могут приме-
няться в условиях производства. При этом дос-
тигнут значительный прогресс в разработке ме-
тодов расшифровки и классификации дефектов по
радиографическим снимкам сварных соединений,
что позволит автоматизировать процесс контроля.
Так, в работе [33] приведено математическое опи-
сание изображений различных дефектов сварных
соединений и разработан эвристический класси-
фикатор для определения типа дефекта. В работе
[34] предложен алгоритм многомасштабного ана-
лиза рентгенографических снимков металлоконс-
трукций, направленный на обнаружение дефектов
и оценку качества сварных соединений. Алгоритм
основан на использовании вейвлет-преобразова-
ния с выбором масштабирующих коэффициентов
адаптивно к изменению геометрических характе-
ристик визуальных образов дефектов.
Акустические методы контроля. На сегодня
акустические методы приобрели наибольшее рас-
пространение в дефектоскопии сварных соедине-
ний, в том числе и КТС. Эффективность метода
доказана большим количеством исследований и
разработок, проведенных на разных заводах [35–
38]. Американская металлургическая компания
«Alcoa» и международная компания «ScanMaster-
IRT» на протяжении нескольких лет проводили
исследования качества КТС алюминиевых спла-
вов с помощью УЗ методов. Результаты НК (уль-
тразвукового) и разрушающего (контроля на раз-
рыв) совпали более чем в 90 % случаев [39].
При УЗ контроле, как правило, используется
пьезоэлектрический преобразователь частотой
1020 МГц с линией задержки для генерации
серии эхо-сигналов, представляющих различные
отражения звуковой волны внутри сварного сое-
динения, которые далее интерпретируются для
определения его качества [40]. При использовании
обычных одноэлементных датчиков результат
контроля отображается на экране дефектоскопа в
виде А-скана, представляющего зависимость ам-
плитуды принятых сигналов от времени (толщи-
ны). УЗ контроль позволяет определять раковины,
трещины, поры и выплески, а также может эф-
фективно использоваться для диагностики полно-
го непровара. Для определения частичного неп-
ровара необходимо использовать специальные ме-
тодики контроля и расшифровки УЗ дефектог-
рамм. Недостатком большинства УЗ методов яв-
ляется невозможность отличить наличие литого
ядра от слипания. В целом для УЗ контроля ха-
рактерно то, что дефектоскопист должен прини-
мать непосредственное участие в настройке кон-
трольно-измерительных операций во время кон-
троля, например, устанавливать стробы, задавать
браковочные уровни и, вообще, наблюдать сам А-
скан для обеспечения корректной работы систе-
мы. Поэтому перспективным направлением явля-
ется развитие и внедрение в практику УЗ контроля
14 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
систем искусственного интеллекта, которые бы
позволяли принимать решения по результатам
контроля с минимальным вовлечением в этот про-
цесс дефектоскописта. В последнее время для ин-
терпретации УЗ осциллограмм и оценки качества
КТС широко применяются искусственные ней-
ронные сети, что позволяет уменьшить субъектив-
ную ошибку и повысить степень автоматизации
контроля [41, 42].
Для контроля сварных точек в основном при-
меняют эхо- и реверберационный методы [43].
Первый позволяет определять толщину литого яд-
ра в направлении прозвучивания, второй — ос-
нован на анализе времени объемной реверберации
(процесса постепенного затухания звука в неко-
тором объеме ОК), что дает возможность опре-
делить микроструктуру материала и литого ядра.
Литое ядро имеет крупнозернистую структуру,
которая увеличивает затухание ультразвука,
вследствие чего уменьшается количество убыва-
ющих донных импульсов. Измерение толщины
литого ядра в направлении прозвучивания вызы-
вает определенные трудности. Это связано с тем,
что для некоторых материалов акустические ха-
рактеристики литого ядра и основного металла
практически идентичны, а значит, даже при об-
разовании требуемой зоны взаимного расплав-
ления, отражения УЗ волны от границы изделие–
ядро (ядро–изделие) будут минимальны и трудно
различимы на А-скане. Теоретическим и экспери-
ментальным аспектам применения эхо-метода для
контроля КТС посвящены работы [44, 45], в кото-
рых описаны схемы и приборы контроля, а также
приведены УЗ дефектограммы образцов, выполнен-
ных точечной сваркой. Применение эхо-метода для
контроля изменения диаметра литого ядра в зави-
симости от циклического нагружения сварного то-
чечного соединения описано в работе [46].
В качественном сварном соединении расстоя-
ние между эхо-сигналами пропорционально об-
щей толщине свариваемых деталей, а скорость
распада (скорость, с которой происходит сниже-
ние амплитуды в последовательных эхо-сигналах)
соотносится с затуханием внутри литого ядра [47].
Если в процессе сварки не образовалось литого
ядра (т. е. имеет место полный непровар), то пос-
ледующие эхо-сигналы гораздо ближе один к дру-
гому и имеют большую амплитуду [48]. В случае
некачественного сварного соединения (например,
диаметр литого ядра меньше номинального) часть
звукового импульса будет отражаться от поверх-
ности на глубине общей толщины деталей, а дру-
гая часть от поверхности на расстоянии толщины
единичного материала. При этом на дисплей бу-
дут выводиться мелкие пики, представляющие от-
раженные сигналы на толщине одного материала,
между большими более выраженными эхо-сигна-
лами от свариваемых материалов (рис. 3). Если
металлические части вплавлены, но не до конца из-
за недостаточно высокой температуры, изменится
скорость распада волны, что повлечет за собой отоб-
ражение на дисплее эхо-сигналов больших размеров
с несущественным изменением амплитуды после-
довательных эхо-сигналов.
В целом, контроль эхо-методом при контакт-
ном нормальном вводе колебаний в точечное
сварное соединение весьма затруднителен. Во-
первых, это обусловлено шероховатостью (или на-
личием выплесков) и криволинейностью поверх-
ности (рис. 4, а), а также малыми размерами свар-
ной точки, что обусловливает необходимость под-
бора размера датчика под диаметр сварной точки
Рис. 3. А-скан УЗ сигнала при контроле сварной точки: а — хорошее сварное соединение; б — некачественное сварное
соединение (диаметр литого ядра меньше номинального)
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013 15
(рис. 4, б). Криволинейность, обусловленная вмя-
тинами от электродов, затрудняет точную уста-
новку преобразователя больших размеров, чем
сварная точка, и приводит к погрешности изме-
рения толщины литого ядра (рис. 4, в). Для того,
чтобы избежать влияния шероховатости на ре-
зультат контроля используют иммерсионный спо-
соб ввода УЗ колебаний в ОК (рис. 4, г). Недос-
татком иммерсионного способа является необхо-
димость создания сложной конструкции удержа-
ния жидкости в месте контроля, что особо трудно
реализуемо в производственных условиях при
контроле изделий сложной формы. Во-вторых, при
малых толщинах контролируемых эхо-методом из-
делий приходится использовать специальные линии
задержки (призмы) и повышать частоту вводимых
УЗ колебаний, чтобы на результат контроля не вли-
яла «мертвая зона» преобразователя (рис. 4, д). Мер-
твая зона — это зона нечувствительности преобра-
зователя, работающего в эхо-импульсном режиме,
которая состоит из длительности зондирующего им-
пульса и реверберационных шумов:
hмз
C
2
зи ш,
(2)
где hмз — глубина мертвой зоны; зи — длитель-
ность зондирующего импульса; ш — длитель-
ность реверберационных шумов; C — скорость
УЗ колебаний в ОК.
Длительность зондирующего импульса умень-
шают сильным демпфированием пьезопреобразо-
вателя. Однако при этом стоит учитывать, что
снижается чувствительность контроля. Уменьше-
ние реверберационных шумов обеспечивается
частотными свойствами самого
пьезоэлемента, а также качеством
его акустического и электрического
демпфирования, в частности, качес-
твом приклеивания преобразовате-
ля к демпферу и протектору. По
формуле (2) можно предварительно
рассчитать глубину мертвой зоны
для разных материалов ОК, частот
преобразователя и общей длитель-
ности зондирующего импульса.
Так, для алюминия со средней ско-
ростью ультразвука C = 6300 м/с
при общей длительности зондирую-
щего импульса 5 периодов колеба-
ний (общ = зи + ш = 5T = 5/f) на
частоте 5 МГц глубина мертвой зо-
ны составит hмз= 3,15 мм, на час-
тоте 20 МГц — hмз = 0,79 мм.
Важным фактором, который не-
обходимо учитывать при разработ-
ке датчиков с линией задержки, яв-
ляется правильный выбор толщины
последней. Это связано с тем, что
на границе «линия задержки–изделие» будет воз-
никать отраженная волна. При небольших толщи-
нах линии задержки и малом затухании эта волна
будет много раз переотражаться по толщине
линии задержки и регистрироваться преобразова-
телем. Если эти сигналы будут перекрывать по-
лезные сигналы от ОК, то правильная интерпре-
тация результатов контроля будет невозможной.
Избежать влияния линии задержки и глубины
мертвой зоны можно, используя раздельно-совме-
щенный тип датчика. Однако такие датчики могут
иметь сравнительно большие габариты, что ус-
ложняет их использование для контроля КТС. При
использовании раздельно-совмещенных датчиков
необходимо учитывать, что время задержки им-
пульса в ОК непропорционально толщине [49].
Одной из современных систем УЗ контроля, в
которой используется иммерсионный способ конт-
роля сварных точечных соединений, является «Nug-
get Viewer». Это устройство оснащено миниатюр-
ным УЗ преобразователем и позволяет визуализи-
ровать состояние металла как в сварных точках, так
и на поверхности поперечного сечения в опреде-
ленных местах [50]. Сканирующее устройство пе-
ремещает преобразователь, помещенный в им-
мерсионную ванну диаметром 12 мм. Минималь-
ный шаг сканирования 0,2 мм. Система сбора
данных обрабатывает полученную информацию
и выводит ее на цветной экран. В приборе «Nug-
get Viewer» реализована функция расчета площа-
ди и диаметра ядра сварной точки по результатам
измерения. Несмотря на положительные возмож-
ности системы, из-за использования иммерсион-
Рис. 4. Контроль КТС УЗ эхо-методом: а — влияние выплесков на установку
преобразователя; б — подбор размера преобразователя под диаметр сварной
точки; в — установка преобразователя, размер которого больше диаметра свар-
ной точки (возникновение локальной иммерсионной ванны); г — иммерсионный
способ контроля; д — установка преобразователя с линией задержки
16 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
ной ванны она имеет существенное ограничение
при контроле в условиях производства.
В патенте США [51] предложена конструкция
датчика для ввода УЗ колебаний в сварное точеч-
ное соединение через иммерсионную среду, на-
ходящуюся в специальной конической насадке
(рис. 5). Используемый частотный диапазон из-
лучаемых колебаний 525 МГц. Благодаря ска-
нированию поверхности появляется возможность
получать изображения в виде В- и С-сканов.
Конструкция датчика (рис. 5) содержит фоку-
сирующий УЗ преобразователь 1 (в качестве ко-
торого может быть использован концентратор),
который вводит колебания в коническую насадку
2, заполненную водой. Для удержания воды ис-
пользуется мембрана 3. Материал мембраны вы-
бирается достаточно тонким и таким образом, что-
бы он был как можно более акустически проз-
рачным при заданной частоте вводимых колеба-
ний. Коническая насадка соединяется с круглым
наконечником малого диаметра 4 (также запол-
ненном водой), который является частью прижим-
ной системы 5, служащей для обеспечения жес-
ткого контакта датчика с поверхностью ОК, а так-
же позволяющей удерживать датчик строго пер-
пендикулярно поверхности. Благодаря тому, что
система 5 съемная, ее размер можно подбирать
под диаметр контролируемого точечного соеди-
нения. Контактная жидкость в наконечник вво-
дится через специальное отверстие 6, соединенное
с системой подачи воды. На корпусе преобразо-
вателя (а именно на конической насадке 2) уста-
навливается датчик положения 7. В состав ска-
нирующей системы входит тяговый зажим 8 и
стержень 9. Данные с выхода УЗ преобразователя
1 и датчика положения 7 поступают на вход сис-
темы сбора информации 10. Очевидным преиму-
ществом данного датчика является возможность
фокусировки ультразвука, что позволяет улуч-
шить разрешающую способность. К недостаткам
стоит отнести очень сложную конструкцию.
Для контроля точечных сварных соединений
можно использовать фокусирующие преобразо-
ватели на базе твердотелых концентраторов
[52]. В отличие от фокусирующих преобразо-
вателей с иммерсионным вводом колебаний (см.
рис. 5) они имеют более простую конструкцию
(рис. 6). В таких преобразователях в качестве
излучателя используются пьезопластины любого
диаметра и толщины (поэтому возможно ис-
пользование не только низких частот, но и час-
тот мегагерцового диапазона), мертвая зона
всегда будет находиться в теле концентратора,
диаметр поверхности контакта «концентратор–
изделие» составляет 1,52. При этом в точке
контакта обеспечивается не геометрический, а фа-
зовый фокус, что не удлиняет форму исходного
импульса. Благодаря малой поверхности контакта
уменьшается влияние шероховатости, к тому же
снижается расход контактной жидкости. К недос-
таткам данных преобразователей можно отнести
их низкую чувствительность.
Специально для контроля точечных сварных
соединений (рис. 7, а) фирмой «Panametrics-NDT»
разработаны преобразователи серии V23xx (рабо-
чая частота 15 МГц) и V24xx (рабочая частота
20 МГц) различных диаметров (рис. 7, б). Пре-
образователи комплектуются съемными твердоте-
лыми или иммерсионными линиями задержек.
Интерес представляют фокусирующие преобразо-
Рис. 5. Конструкция сканирующей системы с фокусирующим
преобразователем (обозначения см. в тексте)
Рис. 6. Ультразвуковые фокусирующие концентраторы на базе рефрактора: а — конструкция преобразователя; б — экспери-
ментальные образцы (C1, C2 — скорости ультразвука в линзе и теле концентратора соответственно)
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013 17
ватели серии V316B (рабочая частота 20 МГц) и
V312B (рабочая частота 10 МГц) для ручного кон-
троля с локальной иммерсионной ванной, которая
оснащена сменным наконечником из нержавею-
щей стали (рис. 7, в). Преобразователи этого типа
обеспечивают высокую разрешающую способ-
ность и удобны для контроля тонких материалов.
Контроль сварных точек осуществляется также
зеркально-теневым методом [53]. Признаком от-
сутствия сварки является приход донного сигнала
от первого листа к приемному искателю. Пере-
мещая искатель по поверхности изделия, опреде-
ляют размеры сварной точки.
Учитывая, что свариваемые КТС детали в ос-
новном имеют небольшие толщины, некоторыми
авторами предложено использовать для контроля
нормальные волны (волны Лэмба) [54]. Разра-
ботанная система включает наклонный излуча-
тель (И) и приемник (П), которые размещаются
по разные стороны сварного точечного соедине-
ния (рис. 8).
Излученная волна проходит через сварное со-
единение и попадает на приемник. Амплитуда
принятого сигнала будет зависеть от наличия или
отсутствия литого ядра. Таким образом, переме-
щая излучатель и приемник вдоль сварной точки
и фиксируя амплитуду, можно определить диа-
метр литого ядра (рис. 9). Полученные результаты
позволяют говорить о хорошей корреляции между
измерениями амплитуды прошедшего сигнала и
диаметра литого ядра. Недостатками предложен-
ного метода является использование иммерсион-
ного способа контроля и необходимость механи-
ческого сканирования. Для устранения второго
недостатка рекомендовано использовать как для
излучения, так и для приема линейки пьезоэле-
ментов. Алгоритм работы следующий: элементы
излучателя возбуждают волны Лэмба в ОК пос-
ледовательно, а фиксируются всеми элементами
приемника одновременно. После обработки дан-
ные выводятся в виде матрицы, каждый элемент
которой кодирован по яркости (отметим, что по-
лученные результаты не являются классическим
В-сканом).
Значительно расширить возможности УЗ кон-
троля КТС позволяет технология фазированных
решеток (ФР) [55, 56], преимуществом которых
является замена механического сканирования
сварного точечного соединения электронным, что
позволяет увеличить производительность контро-
ля. Также преимуществами ФР по сравнению с
обычными преобразователями являются возмож-
ность фокусировки луча для повышения разреша-
ющей способности и получение двумерного изоб-
ражения внутренней структуры ОК. Поэтому ис-
пользованию систем на базе ФР для контроля КТС
необходимо уделять первостепенное внимание.
К общему недостатку УЗ методов с примене-
нием пьезопреобразователей часто относят то, что
они требуют наличия акустического контакта, ко-
торый оказывает существенное влияние на инфор-
мативные сигналы. В целом надежность УЗ кон-
троля зависит от правильной установки пьезоп-
реобразователя на центр сварной точки, его ори-
ентации относительно поверхности детали, качес-
тва контакта [57]. Это приводит к необходимости
разработки специальных конструкций датчиков и
схем прозвучивания, зависящих от характеристик
ОК (геометрических и физико-механических) и
типов дефектов, а также использованию контак-
тной жидкости. Соответственно, перспективным
Рис. 7. УЗ преобразователи фирмы «Panametrics-NDT»: а — процесс контроля КТС; б — датчики серии V23xx и V24xx; в —
фокусирующий датчик серии V316B (V312B)
Рис. 8. Контроль КТС с использованием волн Лэмба (И —
излучатель; П — приемник)
Рис. 9. Определение диаметра литого ядра: 1 — направление
излучения; 2 — сварная точка; 3 — направление перемеще-
ния датчиков; 4 — ширина полосы ослабления (пропорцио-
нальна диаметру литого ядра); 5 — амплитуда
18 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
является использование бесконтактных методов
излучения/приема УЗ колебаний применительно
именно к контролю КТС, основанных на элект-
ромагнитоакустическом (ЭМА) преобразовании.
Среди недостатков ЭМА способа УЗ контроля
ранее отмечались недостаточная чувствитель-
ность и сложность практической реализации, од-
нако благодаря использованию современной эле-
ментной базы и теоретико-экспериментальным
наработкам в настоящее время эти недостатки
практически полностью устранены. При приме-
нении некоторых способов УЗ контроля КТС из-
лучение и прием колебаний осуществляются под
определенным углом к поверхности изделия, тог-
да как традиционные ЭМА преобразователи поз-
воляют возбуждать волны нормально к поверх-
ности (конечно, если не учитывать возможность
возбуждения рэлеевской волны). При излучении
под углом используются специальные конс-
трукции ЭМА датчиков и способы их возбужде-
ния [58]. Хотя в этом направлении проведено не-
мало исследований, однако эффективное приме-
нение в промышленных целях ЭМА датчиков для
ввода волн под углом к поверхности оставляет
желать лучшего [59].
УЗ методы находят широкое применение не
только при осуществлении контроля сварных то-
чечных соединений в процессе эксплуатации, но
и при контроле самого процесса сварки. В этом
случае УЗ датчики встраиваются в сварочный
электрод [13, 60]. Немецкая компания «Vogt Ul-
trasonic GmbH» разработала УЗ систему SpotLine
для контроля и управления работой машины КТС
[61]. В качестве датчиков используются два УЗ
преобразователя, которые устанавливаются в ка-
нале охлаждения возле рабочей части каждого
сварочного электрода.
Особое место среди методов УЗ дефектоскопии
занимает акустико-эмиссионный (АЭ) метод, при-
меняемый для контроля и управления процессом
КТС [62]. При сварке в материале соединяемых де-
талей возникают упругие колебания (акустическая
эмиссия), которые обусловлены резкими измене-
ниями его структуры, фазовыми превращениями
и развитием дефектов [63]. Сигналы АЭ можно
принимать на протяжении всего сварочного цикла,
а также в процессе остывания сварного соедине-
ния. Анализ параметров АЭ сигналов позволяет
оценить размеры литой зоны свариваемых деталей
и следить за возникновением внутренних дефек-
тов, а также диагностировать слипание (по отсут-
ствию регистрации сигналов АЭ) [64, 65]. Однако
метод АЭ имеет ряд недостатков (что затрудняет
его широкое применение для контроля и управления
процессом КТС), основным из которых является
низкая помехоустойчивость, поскольку в процессе
сварки сигналы АЭ регистрируются на фоне вы-
сокого уровня шумов сварочного оборудования.
Другие методы НК. К неразрушающему кон-
тролю относят испытания соединений тарирован-
ной нагрузкой [25]. В этом случае к сварному со-
единению прикладываются нагрузки, не превыша-
ющие допустимые.
Для контроля точечных сварных соединений
предложено использовать метод электромехани-
ческого импеданса [66]. Данный метод подразу-
мевает применение матрицы миниатюрных
пьезопреобразователей, которые жестко крепятся
к поверхности изделия в области сварного сое-
динения. При переменной нагрузке, приложенной
к изделию, снимаются данные с каждого датчика
и проводится их анализ. Измеряемой величиной
является электромеханический импеданс пьезоп-
реобразователей.
Выбор методов контроля. Эффективность
применения методов НК определяется большим
количеством факторов, главные из которых — вы-
являемость (типы) дефектов, производительность,
оперативность, безопасность и стоимость [67]. В
целом понятие «эффективность» достаточно труд-
но формализируемо при сравнении разных мето-
дов контроля и включает не только перечислен-
ные выше факторы. Например, эффективность
применения того или иного метода НК зависит
от геометрических параметров и физико-механи-
ческих свойств ОК; степени развития способов об-
работки полезного сигнала (теоретической базы
для используемого метода); уровня развития элек-
троники и схемотехники (возможности использо-
вания высокоскоростных устройств приема/пере-
дачи и обработки данных); разработки новых ме-
тодик и материалов для проведения контроля и
т. п. Поэтому любое сравнение эффективности ме-
тодов НК является достаточно субъективным, уз-
конаправленным и применимым в течение огра-
ниченного промежутка времени (например, до
очередного скачка в развитии вычислительной
техники или создания нового поколения преоб-
разователей для того или иного метода). Напри-
мер, в работе [68] приведены примерные оценки
различных методов НК по выявляемости дефектов
в изделиях из различных материалов различного
назначения. Для сварных соединений оценки сле-
дующие: радиационный — 3, акустический — 5,
вихретоковый — 3, магнитный — 3, капиллярный
— 4, тепловой — 3, оптический — 0, радиовол-
новой — 0 (где 5 — отлично, 4 — хорошо, 3 —
удовлетворительно, 0 — неудовлетворительно).
Конечно же, такая оценка является обобщенной,
потому что неизвестно, по каким конкретно па-
раметрам и какой методике проводилось сравне-
ние. Хотя оптическому методу поставлена оценка
«0», однако мы считаем, что тенденции развития
этого метода для контроля сварных соединений
(и, в частности, КТС) уже сейчас позволяют зна-
чительно повысить эту оценку.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013 19
Выбор метода НК контактной точечной сварки
может быть обусловлен: 1) особенностями геомет-
рических параметров и физико-механических ха-
рактеристик ОК; 2) требованиями к качеству из-
делий, что регламентируется соответствующей
документацией; 3) характером и видом наиболее
вероятных и/или опасных дефектов; 4) произво-
дительностью метода контроля; 5) экономически-
ми показателями.
Однако оптимальным решением является ис-
пользование комплексного подхода к контролю
качества КТС. Данный подход заключается в ис-
пользовании ряда методов, в результате которых
получают полную информацию о наличии дефек-
тов, их виде, размерах, глубине залегания [69].
Естественно, что недостатком такого подхода яв-
ляются значительные затраты времени на прове-
дение всех контрольно-измерительных операций.
Все же с развитием электроники (особенно вы-
сокоскоростных компонентов обработки, прие-
ма/передачи данных) этот недостаток вполне пре-
одолим. Еще один фактор, позволяющий снизить
время контроля, — автоматизация процесса из-
мерения и анализа данных, при котором оператор
лишь контролирует этот процесс (его вмешатель-
ство может быть обусловлено только возникно-
вением нестандартной ситуации). В этом отно-
шении ключевую роль в ближайшем будущем бу-
дут играть нейронные сети и разработка алгорит-
мов классификации дефектов.
Применительно к контролю КТС можно пред-
ложить следующий подход, в котором сочетаются
такие методы контроля как поверхностных, так и
внутренних дефектов: УЗ (с использованием либо
ФР, либо ЭМА преобразователей), оптический и
магнитотепловой (при условии его дальнейшего
развития). Преимуществом оптического, магнито-
теплового и УЗ (с использованием ЭМА датчиков)
методов является их бесконтактность. Хотя при УЗ
контроле с использованием ФР необходим контакт
преобразователя и ОК, все же он не требует ме-
ханического сканирования и позволяет получать
двумерное изображение внутренней структуры
сварного соединения. УЗ контроль успешно при-
меняется для диагностики таких внутренних де-
фектов, как раковины, трещины, поры, а также неп-
ровар. Учитывая, что непровар является самым
опасным дефектом и УЗ способом не всегда эф-
фективно выявляется, для повышения достовер-
ности его обнаружения используется магнитотеп-
ловой метод. Установкой оптического контроля в
данном случае можно, с одной стороны, выявить
поверхностные трещины, выплески, форму и раз-
меры сварной точки; с другой — корректировать
пространственное положение остальных узлов
системы. Оптические методы можно использовать
и для косвенного контроля непровара, который ос-
нован на регистрации отсутствия или уменьшения
зоны цветов побежалости, или отсутствия вмятины
[70]. При таком подходе важно оптимизировать
этапы контроля, например, проводя одновремен-
ный контроль разными методами, допускающими
параллельное выполнение.
Выводы
Показано, что НК сварного соединения, выпол-
ненного контактной точечной сваркой, отличается
разнообразием применяемых методов, каждый из
которых имеет свои преимущества и недостатки.
Самым распространенным методом контроля на се-
годня является ультразвуковой, что обусловлено
большим количеством методик контроля, номенк-
латурой типов датчиков и их размеров, возмож-
ностью использовать различные типы волн и схемы
прозвучивания, а также компактностью аппаратуры
для проведения контроля. Перспективным является
внедрение ЭМА технологий для контроля КТС.
Учитывая, что отдельные недостатки, прису-
щие каждому из методов контроля, не позволяют
надежно выявлять самый опасный дефект точеч-
ной сварки — непровар, показана перспективность
использования одновременно нескольких бескон-
тактных методов, а также необходимость разра-
ботки оптимальных способов анализа результатов
контроля для каждого отдельного метода.
1. Кочергин К. А. Контактная сварка. — Л.: Машинострое-
ние, 1987. — 240 с.
2. Чулошников П. Л. Контактная сварка. — М.: Машинос-
троение, 1977. — 144 с.
3. Климов А. С. Контактная сварка. Вопросы управления и
повышении стабильности качества. — М.: Физматлит,
2011. — 216 с.
4. Сварка. Резка. Контроль. Справ. В 2-х т. Т. 2 / Н. П. Але-
шин, Г. Г. Чернышов, А. И. Акулов и др. // Под общ. ред.
Н. П. Алешина, Г. Г. Чернышова. — М.: Машинострое-
ние, 2004. — 480 с.
5. Гуляев А. И. Технология и оборудование контактной
сварки. — М: Машиностроение, 1985. — 254 с.
6. Connie R., Warren P. Inspecting RSW electrodes and welds
with laser-based imaging // Welding J. — 2007. — 86, № 2.
— P. 38–45.
7. Development of an automatic weld surface appearance in-
spection system using machine vision / Lin Sanbao, Fu
Xibin, Fan Chenglei, et.al. // China weld. — 2009. — № 3.
— P. 74–80.
8. Rethmeier M., Brauser S., Weber G. Potential of optical stra-
in field measurement for the characterization of the properti-
es of resistance-spot-welded joints // Welding and Cutting.
— 2011. — № 1. — P. 48–52.
9. Francis D., Tatam R. P., Groves R. M. Shearography techno-
logy and applications: a review // Measurement Sci. and
Technology. — 2010. — 21, № 10. — 29 p.
10. Findeis D., Gryzagoridis J., Asur E. Phase unwrapping ap-
plied to portable digital shearography [Электрон. ресурс] //
CD-Proc.: IV Pan American conf. for Non Destructive Tes-
ting: 22–26 Oct. 2007, Buenos Aires, Argentina.
11. Методика, технология и аппаратура ширографического
неразрушающего контроля материалов и элементов кон-
струкций / Л. М. Лобанов, В. А. Пивторак, Е. М. Олей-
ник, И. В. Киянец // Техн. диагностика и неразруш. конт-
роль. — 2004. — № 3. — С. 25–28.
12. Оперативна діагностика зварних точкових з’єднань ме-
тодом електронної ширографії з використанням ме-
ханічного та термічного навантаження / Л. М. Лобанов,
В. А. Півторак, . В. Киянець та ін. // Неруйнівний конт-
20 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
роль та технічна діагностика: Мат. 7-ї Нац. наук.-техн.
конф. і виставки, 20–23 лист. 2012. — Київ, 2012. —
С. 378–382.
13. Технология и оборудование контактной сварки: Уч. для
машиностр. вузов / Б. Д. Орлов, А. А. Чакалев, Ю. В.
Дмитриев и др. // Под общ. ред. Б. Д. Орлова. — 2-е изд.,
перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 352 с.
14. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. II. Техно-
логия и оборудование. Справ. изд. / Под ред. В. М. Ям-
польского. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1996.
— 574 с.
15. Дерун Е. Н. Вихретоковый контроль точечных сварных
соединений. — Старая Русса: СПК (филиал) НовГу им.
Ярослава Мудрого, 2010. — 142 с.
16. Пат. 2029295 РФ, МПК6 G01N27/83. Способ магнитно-
го контроля точечных сварных соединений / С. Ф. Мель-
ников, В. П. Березиенко, И. В. Королев, В. Л. Искров. —
Заявл. 19.07.1992; опубл. 20.02.1995. — 3 с.
17. A magnetic sensor array for spot welding quality monitor /
Wang Rui, Luo Zhen, Shan Ping et al. // China Welding. —
2010. — 19, № 3. — P. 70–73.
18. A New Perspective on Magnetic Field Sensing / M. J. Caru-
so, T. Bratland, C. H. Smith, R. Schneider // Sensors Maga-
zine. — 1998. — 15, № 12. — P. 34–46.
19. Дубов А. А., Колокольников С. М. Проблемы контроля
качества сварки и их решение на основе метода магнит-
ной памяти металла // Технология машиностроения. —
2005. — № 4. — С. 43–47.
20. ГОСТ Р ИСО 24497-1–2009. Контроль неразрушающий.
Метод магнитной памяти металла. Ч. 1. Термины и опре-
деления. — Взамен ГОСТ Р 52081-2003; Введ.
01.12.2010. — М.: Стандартинформ, 2010. — 7 с.
21. О проблемах применимости метода магнитной памяти
металла при контроле напряженно-деформированного
состояния металлоконструкций / М. Б. Аркулис, М. П.
Барышников, Н. И. Мишенева, Ю. И. Савченко // Дефек-
тоскопия. — 2009. — № 8. — С. 10–12.
22. Куликов В. П., Болотов С. В. Магнитно-тепловой метод
контроля сварных соединений, полученных контактной
точечной сваркой // Свароч. пр-во. — 2003. — № 9. —
С. 16–20.
23. Магнитооптическая дефектоскопия изделий и соедине-
ний из ферромагнитных сталей / Ю. С. Агалиди, С.В.
Левый, В.А. Троицкий, Ю. Н. Посыпайко // Неруйнівний
контроль та технічна діагностика: Матеріали 6-ї Нац. на-
ук.-техн. конф. і виставки, 9–12 червня 2009. — Київ,
2009. — С. 63–66.
24. Пат. 2159426 РФ, МПК7 G01N27/82, G01N27/83. Спо-
соб магнитооптического контроля изделия / С. В. Левый,
Ю. С. Агалиди. — Заявл. 25.10.1999; опубл. 20.11.2000.
— 7 с.
25. Банов М. Д. Технология и оборудование контактной свар-
ки: уч. для студ. учр. сред. проф. образования. — 3-е изд.,
стер. — М.: Издат. центр «Академия», 2008. — 224 с.
26. Пат. Германии 102006057802.3, МПК8 G01N 25/72
(2006.01). Verfahren und Prufsystem zur zerstorungsfreien
Prufung von Materialverbindungen, insbesondere von Wi-
derstandsschweibverbindungen / A. G. Daimler, Beyer Ro-
land, Bohmisch Mathias et al. — Заявл. 06.12.06; опубл.
18.10.07. — 18 с.
27. Пат. Германии 102007050005.1, МПК8 G01N 25/72
(2006.01). Verfahren und Prufsystem zur zerstorungsfreien
Prufung von Materialverbindungen, insbesondere von Wi-
derstandsschweibverbindungen / Daimler AG, Greiner Glau-
dia. — Заявл. 17.10.07; опубл. 23.04.09. — 19 с.
28. Analysis of effective nugget size by infrared thermography
in spot weldment / J. H. Song, H. G. Noh, S. M. Akira et al.
// International Journal of Automotive Technology. — 2004.
— 5, № 1. — P. 55–59.
29. Сакагами Т. Измерение термоупругих напряжений с по-
мощью инфракрасной термографии // Ж-л япон. свароч.
об-ва. — 2003. — 72, № 6. — С. 51–55.
30. Термосенсорная диагностика и управление качеством
соединений при контактной сварке / П. П. Архипов, А.
Ф. Керемжанов, Н. Г. Ефименко и др. // Сварщик. —
2002. — № 5(27). — С. 50–51.
31. Зуев В. М., Табакман Р. Л., Удралов Ю. И. Радиографи-
ческий контроль сварных соединений. — СПб.: Энергоа-
томиздат, 2001. — 148 с.
32. Меньшиков Г. А. Опыт и перспективы использования ме-
тодов контроля точечной контактной сварки при произ-
водстве изделий ответственного назначения // Сварка и
контроль-2004 / Матер. Всерос. с межд. участием науч.-
техн. конф., посвященной 150-летию со дня рождения Н.
Г. Славянова: Теория сварки, 17–20 мая 2004. — Пермь,
2004. — С. 324–327.
33. Григорченко С. А., Капустин В. И. Классификация де-
фектов при автоматизированном радиографическом кон-
троле сварных соединений // Дефектоскопия. — 2009. —
№ 9. — С. 73–87.
34. Фомин А. А., Жизняков А. Л. Оценка качества сварных
соединений по многомасштабному образу рентгеног-
рамм // Тяжелое машиностроение. — 2010. — № 6. —
С. 19–23.
35. Fr. Stefan The evolution of weld inspection in the automotive
industry // Welding J. — 2009. — 88, № 8. — P. 52–53.
36. Гугунов А. А., Кривов А. В., Хайруллин Т. В. Эффектив-
ность применения УЗ контроля качества соединений
контактной точечной сварки кузовов автомобилей в
ОАО АВТОВАЗ // Матер. Всерос. науч.-техн. конф.:
Современные проблемы повышения эффективности сва-
рочного производства, 15–17 ноября 2006. — Тольятти,
2006. — С. 24–27.
37. Исследование и внедрение технологии УЗК качества то-
чечной сварки кузовов автомобилей LADA в ОАО «АВ-
ТОВАЗ» / А. В. Новиков, Р. Р. Хакимьянов, В. В. Григо-
рович, А. В. Семеренко // В мире неразруш. контроля. —
2009. — № 2(44). — С. 66–69.
38. Rivas S., Servent R., Belda J. Automated spot weld inspecti-
on in the automotive industry [Электрон. ресурс]. —
http://www.ndt.net/article/wcndt2004/html/automotive/408
_rivas/408_rivas.htm.
39. Donald J. Spinella, John R. Brockenbrough, Joseph M.
Fridy Trends in Aluminum Resistance Spot Welding for the
Auto Industry // Welding J. — 2005. — 84, № 1. — P. 34–
40.
40. Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Неразрушающий контроль:
Справочник: В 7 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль / Под
ред В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 2004. — 864 с.
41. Martin O., Lopez M., Martin F. Artificial neural networks
for quality control by ultrasonic testing in resistance spot
welding // J. of Materials Processing Technology. — 2007.
— 183, № 2-3. — P. 226–233.
42. Пат. США 7516022B2; МПК8 G06F 17/40, G06F 19/00,
G01B 17/00, G01B 21/32. Method and system for assessing
quality of spot welds. / Lee Hsu-Tung, Maev Roman Gr.,
Maeva Elena Yu, Titov Serguei. — Заявл. 29.09.06; опубл.
07.04.09. — 27 с.
43. Бигус Г. А., Травкин А. А. Неразрушающий контроль
сварных соединений, выполненных контактной сваркой
// Матер. 17-й Междунар. конф. «Современные методы и
средства неразрушающего контроля и технической диаг-
ностики», 5–9 окт. 2009. — Ялта, 2009. — С. 122–124.
44. Семеренко А. В. Ультразвуковой контроль качества то-
чечной сварки // В мире неразруш. контроля. — 2003. —
№ 2(20). — С. 43–44.
45. Бобовников И. Н., Семеренко А. В. Опыт применения УЗ
методов оценки качества точечной сварки (на примере
«Машиностроительного завода» г. Электросталь) / // Там
же. — 2004. — № 2 (24). — С. 52–54.
46. Vural M., Akkus A. The ultrasonic testing of the spot welded
different steel sheets // J of Achievements in Materials and
Manufacturing Engineering. — 2006. — 18, № 1-2. —
P. 247–250.
47. Doyum A. B., Sonat M. Ultrasonic Examination of Resistan-
ce Spot Welds [Электрон. ресурс]. — http://www.ndt.net/
article/dgzfp03/papers/p01/p01.htm.
48. Werner Roye. Ultrasonic Testing of Spot Welds in the Auto-
motive Industry [Электрон. ресурс]. — http://www.spot-
weldtesting.com/schweisspunktpruefung.de/english/sd_298
_en.pdf.
49. Цапенко В. К., Куц Ю. В. Основи УЗ неруйнівного конт-
ролю: Підруч. — Київ: НТУУ «КПI», 2010. — 448 с.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013 21
50. Ториуми Н., Хиросэ Н. Оборудование для дефектоскопии
точечных швов «Nugget Viewer» // Технологии сварки
(Welding Technology). — 2010. — № 10. — С. 51–54.
51. Пат. США US2005/0132809A1, МПК7 G01N 9/24. Met-
hods for ultrasonic inspection of spot and seam resistance
welds in metallic sheets and a spot weld examination probe
system (SWEPS) / Marvin F. Fleming, Jack P. Clark. — За-
явл. 12.01.2005; опубл. 23.01.2005. — 19 с.
52. Пат. 47248 України, МПК (2009) В06B 3/00. Ультразву-
ковий концентратор / Р. М. Галаган, В. К. Цапенко, А. Г.
Протасов, О. С. Василенко; № u2009 07366; заявл.
13.07.2009; опубл. 25.01.2010.
53. Сварка в машиностроении: Справ. В 4-х т. Т. 4 / Под ред.
Ю. Н. Зорина. — М.: Машиностроение, 1979. — 512 с.
54. Takada Hajime, Hirose Tomoyuki. An ultrasonic method for
testing spot-welds // JFE Technical Report. — 2007. — №
10. — P. 26–30.
55. Пат. США 7021143 В2, МПК8 G01N 29/26. Cylindrically-
rotating ultrasonic phased array inspection method for resis-
tance spot welds / Cameron J. Dasch. — Заявл. 11.12.2003;
опубл. 04.04.2006. — 11 с.
56. Семеренко А. В., Пепеляев А. В. Использование фазиро-
ванных решеток для УЗ контроля точечной сварки //
Сварка и диагностика. — 2009. — № 6. — С. 49–53.
57. Бобров С. В. Методы и технология неразрушающего
контроля качества точечной сварки // MEGATECH: Но-
вые технологии в промышленной диагностике и безо-
пасности. — 2012. — № 3. — С. 56–67.
58. Малинка А. В. Изучение и прием УЗ колебаний под за-
данным углом при электромагнитно-акустическом мето-
де // Дефектоскопия. — 1970. — № 5. — С. 16–20.
59. Сучков Г. М. Современные возможности ЭМА дефектос-
копии // Там же. — 2005. — № 12. — С. 24–39.
60. Пат. США № 4449029, МПК8 В23К 11/24. Acoustic
wave spot welder adaptive control / Herman A. Nied. — За-
явл. 09.05.1983; опубл. 15.05.1984 — 7 с.
61. Vogt G. Inline-process and quality control of spotweds of car
bodies — Ultrasonic sensors integrated in resistance welding
electrodes // 17th World conf. on nondestructive testing:
conf. proc., 25–28 Oct. 2008. — Shanghai, China, 2008. —
P. 1–6.
62. Пат. 3824377 США: МПК7 H 03k 21/34. Acoustic emissi-
on spot welding controller / Kenneth R. Notvest. — Заявл.
10.05.72; опубл. 16.07.74 — 9 с.
63. ASTM E751-07. Standard Practice for Acoustic Emission
Monitoring During Resistance Spot—Welding [Электрон.
ресурс] // Annual Book of ASTM Standards. —
http://www.astm.org/Standards/E751.htm.
64. Kek T., Polajnar I., Grum J. Analysis of AE during resistan-
ce spot welding // The 10th Intern. conf. of the Slovenian
Society for Non-Destructive Testing «Application of Con-
temporary Non-Destructive Testing in Engineering», Sept.
1–3, 2009. — Ljubljana, Slovenia, 2009. — P. 243–250.
65. Chaos analysis of acoustic emission signals in spot welding
process / Luo Zhen, Wang Rui, Shan Ping, Dong An //
China Welding. — 2009. — 18, № 1. — P. 73–78.
66. Adaptive health monitoring concepts for spot—welded and
weld—bonded structural joints / V. Giurgiutiu, Craig A. Ro-
gers, Yuh Jin Chao et al. // ASME Intern. Mechanical Engi-
neering Congress and Exposition, Nov. 16–21, 1997. —
Dallas, TX, 1997. — P. 1–6.
67. Алешин Н. П., Щербинский В. Г. Радиационная, ультраз-
вуковая и магнитная дефектоскопия металлоизделий:
Учеб. для ПТУ. — М.: Высш. шк., 1991. — 271 с.
68. Каневский И. Н., Сальникова Е. Н. Неразрушающие ме-
тоды контроля: Уч. пос. — Владивосток: Изд-во ДВГТУ,
2007. — 243 с.
69. Шахматов М. В., Ерофеев В. В., Коваленко В. В. Работос-
пособность и неразрушающий контроль сварных соедине-
ний с дефектами. — Челябинск: ЦНТИ, 2000. — 227 с.
70. Сварка и резка в промышленном строительстве. В 2 т. Т.
2 / Б. Д. Малышев, Е. К. Алексеев, А. Н. Блинов и др. /
Под ред. Б. Д. Малышева. — 3-е изд., перераб. и доп. —
М.: Стройиздат, 1989. — 400 с.
This paper presents an overview of modern methods and tools for non-destructive testing of resistance spot welding: liq-
uid-penetrant, optical, eddy current, magnetic, electrical, thermal, radiation and acoustic. We briefly discuss the advantages
and disadvantages of the each method and ways of their development. Special attention is paid to analysis capabilities of
ultrasonic method with different control techniques, sounding schemes and types of converters. It is shown that still an
important issue is to increase the reliability of control of the unsafe defect of resistance spot welding — lack of fusion.
Although these goals may use the majority of methods described in the article, but the existing limitations in each method
does not allow us to guarantee reliable detection of this defect. So perspective is the use of multiple simultaneous non-contact
methods for control of lack of fusion and development of the best ways to analyze the data for each method. Possible
disadvantage of this approach is to increase the control time, but it can be minimized by developing the right strategy of
the entire complex of measurement. Accordingly, recommendations for choice of methods for control of resistance spot
welding and proposed an approach to creation of the automated control system using several methods simultaneously.
K e y w o r d s : nondestructive testing, resistance spot welding, ultrasound, reliability
Поступила в редакцию
20.09.2012
22 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2013
|