Гарантия качества сварных швов
Обеспечение качества сварных швов — это использование технологических методов и действий для проверки или обеспечения качества сварных швов и, во вторую очередь, для подтверждения наличия, расположения и покрытия сварных швов. [ оригинальное исследование? ] В производстве сварные швы используются для соединения двух или более металлических поверхностей. Поскольку эти соединения могут подвергаться нагрузкам и усталости в течение срока службы изделия , существует вероятность того, что они могут выйти из строя, если не будут созданы в соответствии с надлежащими спецификациями.
Испытания и анализ сварных швов
[ редактировать ]Методы испытаний и анализа сварных швов используются для обеспечения качества и правильности сварного шва после его завершения. Этот термин обычно относится к испытаниям и анализу, ориентированным на качество и прочность сварного шва, но может относиться и к технологическим действиям по проверке наличия, положения и протяженности сварных швов. [ нужна ссылка ] Они делятся на разрушительные и неразрушающие методы. Несколько примеров разрушающих испытаний включают испытания на макротравление, испытания на разрыв угловых сварных швов, испытания на поперечное растяжение и испытания на управляемый изгиб. [1] [ ненадежный источник? ] Другие разрушительные методы включают испытание на кислотное травление, испытание на обратный изгиб, испытание на разрыв на разрыв, испытание на разрыв и испытание на свободный изгиб. [2] [ ненадежный источник? ] Неразрушающие методы включают флуоресцентные испытания на проникновение, испытания магнитным потоком, вихретоковые (электромагнитные) испытания, гидростатические испытания, испытания с использованием магнитных частиц, методы на основе рентгеновского и гамма-излучения, а также методы акустической эмиссии. [2] Другие методы включают тестирование феррита и твердости. [2]
Методы, основанные на визуализации
[ редактировать ]Рентгеновский контроль сварных швов может быть ручным, выполняться инспектором с использованием рентгеновских изображений или видео или автоматизирован с использованием машинного зрения . [3] Гамма-лучи также можно использовать
Изображение в видимом свете
[ редактировать ]Проверка может быть ручной, проводиться инспектором с использованием оборудования для визуализации или автоматизированной с использованием машинного зрения . [ нужна ссылка ] Поскольку сходство материалов между сварным швом и заготовкой, а также между хорошими и дефектными участками не обеспечивает особого контраста, последний обычно требует методов, отличных от простого визуализации. [ нужна ссылка ]
Один (разрушающий) метод включает микроскопический анализ поперечного сечения сварного шва. [4] [ ненадежный источник? ]
Ультразвуковые и акустические методы
[ редактировать ]В ультразвуковом контроле используется принцип, согласно которому зазор в сварном шве изменяет распространение ультразвука через металл. Один распространенный метод использует ультразвуковой контроль с одним датчиком, включающий интерпретацию оператором экрана осциллографа. [5] Другой датчик использует двумерный массив ультразвуковых датчиков. [5] Традиционные методы фазированной решетки и времяпролетной дифракции (TOFD) могут быть объединены в одном испытательном оборудовании. [6]
Методы акустической эмиссии отслеживают звук, создаваемый нагрузкой или изгибом сварного шва. [2]
Испытание на отслаивание точечных сварных швов
[ редактировать ]Этот метод включает в себя разрыв сварного шва и измерение размера оставшегося сварного шва. [5]
Мониторинг сварных швов
[ редактировать ]Методы контроля сварного шва обеспечивают качество и правильность сварного шва во время сварки. Этот термин обычно применяется к автоматизированному мониторингу качества сварки и, во вторую очередь, к целям управления процессом, например, к визуальному наведению робота. [ нужна ссылка ] также осуществляется визуальный контроль сварного шва В процессе сварки . [ нужна ссылка ]
В автомобилестроении мониторинг сварных швов направлен на повышение качества, долговечности и безопасности транспортных средств при одновременной экономии затрат за счет предотвращения отзывов и устранения значительной части системных проблем с качеством, возникающих из-за неоптимальной сварки. [ нужна ссылка ] Контроль качества автоматической сварки может сократить время простоя производства и снизить необходимость в доработке и отзыве продукции.
Системы промышленного мониторинга способствуют повышению производительности и снижению затрат на металлолом. [7]
Оперативная когерентная визуализация
[ редактировать ]Встроенная когерентная визуализация (ICI) — это недавно разработанный интерферометрический метод, основанный на оптической когерентной томографии. [8] который используется для обеспечения качества сварки лазерным лучом в замочной скважине — метода сварки, который набирает популярность в различных отраслях промышленности. ICI направляет маломощный широкополосный источник света по тому же оптическому пути, что и основной сварочный лазер. Луч попадает в замочную скважину сварного шва и отражается обратно в головную оптику нижней частью замочной скважины. Интерференционная картина создается путем объединения отраженного света с отдельным лучом, прошедшим путь известного расстояния. Затем эта интерференционная картина анализируется для получения точного измерения глубины замочной скважины. Поскольку эти измерения проводятся в режиме реального времени, ICI также можно использовать для контроля глубины проникновения лазера, используя измерение глубины в контуре обратной связи, который модулирует выходную мощность лазера.
Метод переходного термического анализа
[ редактировать ]Переходный термический анализ используется для решения ряда задач по оптимизации сварных швов. [9]
обработки изображения подписи Метод
[ редактировать ]
Обработка сигнатурных изображений (SIP) — это технология анализа электрических данных, собранных в ходе сварочных процессов. Приемлемая сварка требует точных условий; Изменения условий могут сделать сварку неприемлемой. SIP позволяет выявлять дефекты сварки в режиме реального времени, измерять стабильность сварочных процессов и оптимизировать сварочные процессы.
Разработка
[ редактировать ]Идея использования электрических данных, анализируемых алгоритмами, для оценки качества сварных швов, получаемых в роботизированном производстве, возникла в 1995 году в результате исследования доцентом Стивеном Симпсоном из Сиднейского университета сложных физических явлений, происходящих в сварочных дугах. Симпсон понял, что способ определения качества сварного шва можно разработать без четкого понимания этих явлений. [10] [11] [12] В разработке участвовало:
- метод обработки выборочных блоков данных путем обработки их как сигнатур портрета в фазовом пространстве с соответствующей обработкой изображений. Обычно выборочные данные о сварочном напряжении и токе за одну секунду собираются в процессе импульсной сварки GMAW или сварки короткой дугой . Данные преобразуются в двумерную гистограмму, и выполняются операции обработки сигналов, такие как сглаживание изображения. [13]
- метод анализа сварочных сигнатур, основанный на статистических методах социальных наук, таких как анализ главных компонентов . Взаимосвязь между сварочным напряжением и током отражает состояние сварочного процесса, и изображение подписи включает эту информацию. Количественное сравнение сигнатур с использованием анализа главных компонентов позволяет распространять изображения сигнатур, что позволяет обнаруживать неисправности. [14] и определил [15] Система включает в себя алгоритмы и математические методы, подходящие для анализа сварки в режиме реального времени на персональных компьютерах, а также для многомерной оптимизации эффективности обнаружения неисправностей с использованием экспериментальных данных сварки. [16] Сравнение характерных изображений сварного шва в каждый момент дает полезную оценку стабильности процесса сварки. [17] [18] Зондирование «сквозь дугу» путем сравнения изображений-сигнатур при изменении физических параметров процесса приводит к количественным оценкам, например, положения сварного шва. [19]
В отличие от систем, которые записывают информацию для последующего изучения или используют рентгеновские или ультразвуковые исследования для проверки образцов, технология SIP анализирует электрический сигнал и обнаруживает неисправности при их возникновении. [20] Блоки данных из 4000 точек электрических данных собираются четыре раза в секунду и преобразуются в изображения сигнатур. После операций обработки изображений статистический анализ сигнатур дает количественную оценку сварочного процесса, выявляя его стабильность и воспроизводимость, а также обеспечивая обнаружение неисправностей и диагностику процесса. [14] Похожий подход, использующий гистограммы напряжение-ток и упрощенную статистическую меру расстояния между сигнатурными изображениями, был оценен для сварки вольфрамовым инертным газом (TIG) исследователями из Университета Осаки. [21] [22]
Промышленное применение
[ редактировать ]SIP обеспечивает основу для системы WeldPrint , которая состоит из внешнего интерфейса и программного обеспечения на основе механизма SIP и полагается только на электрические сигналы. Он спроектирован так, чтобы быть неинтрузивным и достаточно прочным, чтобы выдерживать суровые условия промышленной сварки. Первый крупный покупатель технологии, GM Holden. [23] [24] [25] предоставил обратную связь, которая позволила усовершенствовать систему таким образом, чтобы повысить ее промышленную и коммерческую ценность. Усовершенствования алгоритмов, включая оптимизацию множества параметров с помощью серверной сети, привели за последние пять лет к улучшению эффективности обнаружения неисправностей на порядок. [ когда? ]
WeldPrint для дуговой сварки стал доступен в середине 2001 года. С 2001 года было развернуто около 70 единиц, около 90% из них используются в цехах компаний-производителей автомобилей и их поставщиков. В число промышленных пользователей входят Lear (Великобритания) , Unidrive, GM Holden, Air International и QTB Automotive (Австралия). Установки были сданы в аренду австралийским компаниям, таким как Rheem, Dux и OneSteel, для оценки сварки и улучшения процесса.
Программное обеспечение WeldPrint получило награду Brother «Программное обеспечение года для бизнеса» (2001 г.); в 2003 году эта технология получила первую австралийскую премию Питера Доэрти за инновации в размере 100 000 австралийских долларов ; [26] [27] и WTi, дочерняя компания Сиднейского университета, получила Сертификат достижений AusIndustry в знак признания разработки. [ нужна ссылка ]
SIP открыл для исследователей возможности использовать его в качестве измерительного инструмента как при сварке, так и при сварке. [28] и в смежных дисциплинах, таких как строительное проектирование. [29] Возможности для исследований открылись в применении биомониторинга внешних ЭЭГ , где SIP дает преимущества в интерпретации сложных сигналов. [30]
Картирование сварных швов
[ редактировать ]Картирование сварных швов — это процесс присвоения информации о ремонте сварного шва или соединении, позволяющий легко идентифицировать сварочные процессы, производство (сварщики, их квалификация, дата сварки), качество (визуальный контроль, неразрушающий контроль, стандарты и спецификации) и прослеживаемость (отслеживание сварных соединений). и сварные отливки, происхождение сварочных материалов). Картирование сварных швов должно также включать графическую идентификацию, обозначающую номер сварного шва на производственном чертеже или ремонте отливки. Военная, атомная и коммерческая отрасли имеют уникальные стандарты качества (например, ISO , CEN , ASME , ASTM , AWS , NAVSEA ), которые определяют процедуры и спецификации картирования сварных швов, как при литье металла , при котором дефекты удаляются, так и заполняются с помощью GTAW (TIG ). сварка) или SMAW (ручная сварка), или изготовление сварных соединений, которое в основном включает в себя GMAW (сварка MIG).
См. также
[ редактировать ]- Дефект сварки
- Промышленная радиография
- Роботизированная сварка
- Управление по безопасности трубопроводов и опасных материалов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ http://www.esabna.com/us/en/education/knowledge/weldinginspection/Destructive-Testing-of-Welds.cfm Разрушающий контроль сварных швов от ESAB
- ^ Jump up to: а б с д «Испытание сварных швов» .
- ^ Объяснение промышленной рентгенографии https://www.epa.gov/radtown/industrial-radiography.
- ^ http://www.clemex.com/pdf/reports/WeldingAnaанализ692.pdf. Архивировано 13 декабря 2006 г. в Wayback Machine Welding Analysis - Отчет об анализе изображений № 692, Clemex Technologies Inc.
- ^ Jump up to: а б с http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/109/2/j92den.pdf Анализ точечной сварки с помощью двумерных ультразвуковых матриц Журнал исследований Национального института стандартов и технологий, том 109, номер 2, март – апрель 2004 г. AA Денисов, К.М. Шакарджи, Б.Б. Лоуфорд, Р.Гр. Маев Дж. М. Пайль
- ^ Ультразвук на месте, Марк-Антуан Бланше, журнал Quality, апрель 2012 г., страницы 6–7 (раздел неразрушающего контроля)
- ^ Солнце, А.С. (2001). «Частотно-временной анализ сигнатур лазерной сварки». В Луке, Франклин Т. (ред.). Труды SPIE . Усовершенствованные алгоритмы обработки сигналов, архитектуры и реализации XI. Том. 4474. стр. 103–114. дои : 10.1117/12.448639 . S2CID 108928863 . «Надежные методы мониторинга необходимы для поддержания высокого уровня контроля качества при лазерной сварке. В промышленных процессах системы мониторинга позволяют быстро принимать решения о качестве сварного шва, обеспечивая высокую производительность и снижая общие затраты из-за брака».
- ^ https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-39-21-6217 Автоматическая лазерная сварка и фрезерование с линейной когерентной визуализацией на месте, авторы: П.Дж.Л. Вебстер, Л.Г. Райт, Ю. Джи, К.М. Гэлбрейт. , А. В. Кинросс, К. Ван Влак и Дж. М. Фрейзер
- ^ http://www.ansys.net/ansys/papers/ARTICLE1.pdf Переходный термический анализ электродов для точечной сварки , К.С. Юнг и П.Х. Тортон, январь 1999 г., Приложение к журналу Welding Journal , Американское общество сварщиков и Совет по исследованиям сварки.
- ^ Симпсон С.В. и Гиллеспи П. (1998) «Текущий мониторинг сварочных процессов — коммерческий успех», Australasian Welding Journal , 43 , 16–17.
- ^ Симпсон С.В., Измерение качества сварных швов , WIPO PCT WO9845078 (1998); США 6288364 (2001); Австралия 741965 (2002 г.); Европа (14 стран) 1007263 (2003 г.); Канада 2285561 (2004 г.); Южная Корея 0503778 (2005)
- ^ Симпсон С.В., Оценка сварки, WIPO PCT WO0143910 (2001 г.); Австралия 763689, США 6660965 (2003); Канада 2393773 (2005 г.); PA: Япония 2001-545030 (2001); Китай 00817251.X, Южная Корея 2002-7007624, Индия IN/PCT/2002/00740 2002), Бразилия PI0016401-1, EU 00984649.4 (2002)
- ^ Симпсон С.В. (2007) «Сигнатурные изображения для обнаружения дефектов дуговой сварки», Science & Technology of Welding and Joining , 12 (6) , 481–86.
- ^ Jump up to: а б Симпсон, SW (2007) «Статистика характерных изображений для обнаружения дефектов дуговой сварки», Science & Technology of Welding and Joining , 12 (6) , 557–64.
- ^ Симпсон С.В. (2008) «Идентификация неисправностей при газовой дуговой сварке с помощью характерных изображений», Наука и технология сварки и соединения , 13 (1) , 87–96.
- ^ Симпсон С.В., «Статистика характерных изображений для обнаружения дефектов дуговой сварки», Science & Technology of Welding and Joining , 12 (6) , 557–64, 2007 г.
- ^ Симпсон С.В. (2008) «Стабильность изображения подписи и перенос металла при газовой дуговой сварке», Наука и технология сварки и соединения , 13 (2) , 176–83
- ^ Симпсон С.В. (2009) «Автоматическое обнаружение неисправностей при газовой дуговой сварке с использованием характерных изображений», Australasian Welding Journal – Приложение к исследованиям сварки , 54 , 41–47
- ^ Симпсон С.В. (2008) «Через измерение дуги при газовой дуговой сварке с характерными изображениями», Наука и технология сварки и соединения , 13 (1) , 80–86
- ^ «Выставка австралийских технологий – инновации в сварочных технологиях» . Архивировано из оригинала 27 февраля 2012 года . Проверено 25 ноября 2011 г.
- ^ Мацубара Т., Терасаки Х., Оцука Х. и Комизо Ю. (2010) «Развитие метода мониторинга сварки в реальном времени» (документ RAJU-VE1), Proceedings of the Visual-JW2010
- ^ «Как настроить сварочный аппарат TIG» . Май 2024.
- ^ «Отмеченная наградами технология сварки методом сварки от компании Holden», Techwatch , Price Waterhouse Coopers, 12 (6) , 2002 г.,
- ^ «Holden приобретает отмеченную наградами технологию сварки методом сварки», Австралийская технологическая выставка http://www.techshowcase.nsw.gov.au/. Архивировано 23 июля 2008 г. в журнале Wayback Machine News and Events (2002).
- ^ «Университетский прибор для проверки сварных швов будет использоваться Холденом», Australian Innovation Magazine , 3–5 февраля 2002 г. , 29
- ^ «Яркие искры объединяют усилия, чтобы получить премию Доэрти», The Australian (национальная газета) - Приложение по высшему образованию , 2 апреля 2003 г.
- ^ * «Weldprint выигрывает награду» . Инновации . Радио Австралии . 11 мая 2003 года . Проверено 19 января 2011 г.
- ^ Нгуен НТ, Май Ю.В., Симпсон С.В. и Охта А. (2004) «Аналитическое приближенное решение для двойного эллипсоидального источника тепла в пластине конечной толщины», Welding J , 83 , 82 с .
- ^ LH и Hancock GJ (2005) «Прочность сварных соединений листовой стали G450», J Struct Eng , 131 , 1561.
- ^ «Технология автомобильного завода имеет медицинское побочное значение», UniNews , USyd, 34 (1) , 1 (2002)
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- ISO 3834-1: «Требования к качеству сварки плавлением металлических материалов. Критерии выбора соответствующего уровня требований к качеству» 2005 г.)
- ISO 3834-2: «Требования к качеству сварки плавлением металлических материалов. Комплексные требования к качеству» (2005 г.)
- ISO 3834-3: «Требования к качеству сварки плавлением металлических материалов. Стандартные требования к качеству» (2005 г.)
- ISO 3834-4: «Требования к качеству сварки плавлением металлических материалов. Элементарные требования к качеству» (2005 г.)
- ISO 3834-5: «Требования к качеству сварки плавлением металлических материалов. Документы, которым необходимо соответствовать, чтобы заявить о соответствии требованиям качества ISO 3834-2, ISO 3834-3 или ISO 3834-4»
- ISO/TR 3834-6: «Требования к качеству сварки плавлением металлических материалов. Руководство по внедрению ISO 3834» (2007 г.)