Обеспечение качества сварных швов - Википедия - Weld quality assurance

Гарантия качества сварки это использование технологических методов и действий для проверки или обеспечения качества сварных швов и, во-вторых, 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 столкнуться с нагрузками и усталость в течение срок службы продукта, есть вероятность, что они могут выйти из строя, если не будут созданы в соответствии с надлежащей спецификацией.

Испытания и анализ сварных швов

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, направленным на качество и прочность сварного шва, но может относиться к технологическим действиям для проверки наличия, положения и протяженности сварных швов.[нужна цитата ] Они делятся на деструктивные и неразрушающий методы. Несколько примеров разрушающего контроля включают испытания на макротравление, испытания на разрыв углового шва, испытания на поперечное растяжение и испытания на управляемый изгиб.[1] К другим разрушающим методам относятся испытания кислотным травлением, испытание на обратный изгиб, испытание на разрыв прочности при растяжении, испытание на разрыв зазубрин и испытание на свободный изгиб.[2] Неразрушающие методы включают флуоресцентные тесты на проницаемость, магнитофлюкс, вихретоковые (электромагнитные) тесты, гидростатические тесты, тесты с использованием магнитных частиц, методы, основанные на рентгеновских и гамма-лучах, а также методы акустической эмиссии.[2] Другие методы включают определение феррита и твердости.[2]

Методы визуализации

рентгеновский снимок

Рентгеновский контроль сварных швов может быть ручным, выполняться инспектором на основе рентгеновских изображений или видео или автоматически с использованием машинное зрение. [3]

Визуализация в видимом свете

Инспекция может быть ручной, проводимой инспектором с использованием оборудования для визуализации или автоматизированной с использованием машинное зрение.[нужна цитата ] Поскольку сходство материалов между сварным швом и заготовкой, а также между исправными и дефектными участками не дает существенного контраста, последнее обычно требует иных методов, чем простое отображение.[нужна цитата ]

Один (разрушающий) метод включает микроскопический анализ поперечного сечения сварного шва.[4]

Ультразвуковые и акустические методы

Ультразвуковой контроль использует принцип, согласно которому зазор в сварном шве изменяет распространение ультразвукового звука через металл. Одним из распространенных методов является ультразвуковой контроль с одним зондом, предполагающий интерпретацию оператором экрана осциллографического типа.[5]Другой ощущает, используя двумерный массив ультразвуковых датчиков.[5] Обычные методы, методы фазированной решетки и времяпролетной дифракции (TOFD) можно комбинировать в одном тестовом оборудовании.[6]

Методы акустической эмиссии контролируют звук, создаваемый нагрузкой или изгибом сварного шва.[2]

Проверка на отслаивание точечных сварных швов

Этот метод включает в себя разрыв сварного шва и измерение размера оставшегося сварного шва.[5]

Контроль сварных швов

Методы контроля сварного шва используются для обеспечения качества и правильности сварного шва в процессе сварки. Этот термин обычно применяется к автоматическому мониторингу для целей качества сварки и, во вторую очередь, для целей управления технологическим процессом, например, для управления роботом на основе технического зрения.[нужна цитата ] Визуальный контроль сварных швов также выполняется во время сварка процесс.[нужна цитата ]

В области применения в транспортных средствах мониторинг сварных швов имеет цель обеспечить улучшение качества, долговечности и безопасности транспортных средств - с экономией средств во избежание отзывов и устранения значительной части системных проблем с качеством, возникающих из-за неоптимальной сварки.[нужна цитата ] Контроль качества автоматической сварки в целом может сократить время простоя производства и снизить потребность в переработке и отзыве продукции.

Системы промышленного мониторинга способствуют повышению производительности и сокращают затраты на лом.[7]

Встроенная когерентная визуализация

Встроенная когерентная визуализация (ICI) - это недавно разработанный интерферометрический метод, основанный на оптической когерентной томографии[8] который используется для обеспечения качества замочной скважины лазерная сварка, метод сварки, который набирает популярность в различных отраслях промышленности. ICI работает, направляя маломощный широкополосный источник света по тому же оптическому пути, что и основной сварочный лазер. Луч входит 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, который прошел путь на известное расстояние. Затем эта интерференционная картина анализируется для получения точного измерения глубины замочной скважины. Поскольку эти измерения производятся в режиме реального времени, ICI также может использоваться для управления глубиной проникновения лазера с помощью измерения глубины в цепи обратной связи, которая модулирует выходную мощность лазера.

Метод переходного термического анализа

Переходный термический анализ используется для решения ряда задач оптимизации сварных швов.[9]

Обработка подписного изображения метод

А WeldPrint анализатор, использующий SIP для промышленного анализа качества сварных швов

Обработка изображений подписи (SIP) - это технология анализа электрических данных, собранных в процессе сварки. Приемлемая сварка требует точных условий; изменения условий могут сделать сварной шов неприемлемым. SIP позволяет выявлять неисправности сварки в режиме реального времени, измерять стабильность сварочных процессов и позволяет оптимизировать сварочные процессы.

Разработка

Идея использования электрических данных, проанализированных с помощью алгоритмов, для оценки качества сварных швов, произведенных в роботизированном производстве, возникла в 1995 году в результате исследования доцента Стивена Симпсона в Сиднейский университет о сложных физических явлениях, происходящих в сварочных дугах. Симпсон понял, что способ определения качества сварного шва можно разработать без окончательного понимания этих явлений.[10][11][12]В разработке участвовали:

  1. метод обработки блоков дискретизированных данных путем обработки их как сигнатур фазового портрета с соответствующей обработкой изображения. Обычно дискретные данные сварочного напряжения и тока за одну секунду собираются из импульсов GMAW или коротких замыканий. дуговая сварка процессы. Данные преобразуются в двухмерную гистограмму, и выполняются операции обработки сигналов, такие как сглаживание изображения.[13]
  2. методика анализа сварочных сигнатур, основанная на статистических методах социальных наук, таких как Анализ главных компонентов. Соотношение между сварочным напряжением и током отражает состояние процесса сварки, и изображение сигнатуры включает эту информацию. Количественное сравнение сигнатур с использованием анализа главных компонентов позволяет распределять сигнатуры, позволяя обнаруживать ошибки[14] и идентифицировал[15] Система включает алгоритмы и математику, подходящие для анализа сварки в реальном времени на персональных компьютерах, а также многомерную оптимизацию характеристик обнаружения неисправностей с использованием экспериментальных данных сварки.[16] Сравнение изображений сигнатур от момента к моменту в сварном шве дает полезную оценку устойчивости процесса сварки.[17][18] «Сквозное дуговое» зондирование путем сравнения изображений сигнатур при изменении физических параметров процесса позволяет получить количественные оценки, например, положения сварного шва.[19]

В отличие от систем, которые регистрируют информацию для последующего изучения или используют рентгеновские лучи или ультразвук для проверки образцов, технология SIP анализирует электрический сигнал и обнаруживает неисправности, когда они возникают.[20]Блоки данных из 4000 точек электрических данных собираются четыре раза в секунду и преобразуются в изображения подписи. После обработки изображений статистический анализ сигнатур обеспечивает количественную оценку процесса сварки, выявляя его стабильность и воспроизводимость, а также обеспечивая обнаружение неисправностей и диагностику процесса.[14] Аналогичный подход, использующий гистограммы напряжения-тока и упрощенную статистическую меру расстояния между изображениями сигнатур, был оценен исследователями из Университета Осаки для сварки вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG).[21]

Промышленное применение

SIP обеспечивает основу для WeldPrint Система, которая состоит из внешнего интерфейса и программного обеспечения на основе механизма SIP и полагается только на электрические сигналы. Он спроектирован таким образом, чтобы он не подвергался вмешательству и был достаточно прочным, чтобы выдерживать суровые условия промышленной сварки. Первый крупный покупатель технологии, GM Holden[22][23][24] предоставили обратную связь, которая позволила усовершенствовать систему таким образом, чтобы повысить ее промышленную и коммерческую ценность. Усовершенствования в алгоритмах, включая оптимизацию нескольких параметров для серверной сети, за последние пять лет привели к повышению эффективности обнаружения неисправностей на порядок.[когда? ]

Технология, используемая в цехах мельбурнской фирмы Unidrive, которая использовала WeldPrint для контроля качества сварных швов компонентов рулевой колонки более чем на полумиллионе австралийских автомобилей в период 2001–06 гг.

WeldPrint для дуговой сварки стали доступны в середине 2001 года. С 2001 года было задействовано около 70 единиц оборудования, около 90% из них использовалось в производственных помещениях автомобильных компаний и их поставщиков. Промышленные пользователи включают Лир (Великобритания), Unidrive, GM Holden, Air International и QTB Automotive (Австралия). Квартиры сданы в аренду австралийским компаниям, таким как Rheem, Dux и OneSteel для оценки сварки и улучшения процесса.

В WeldPrint программное обеспечение получило Премия Brother Business Software of the Year (2001); в 2003 году технология получила первый приз в размере 100 000 австралийских долларов. Премия Питера Доэрти за инновации в Австралии;[25][26]и WTi, дочерняя компания Сиднейского университета, получила Сертификат достижений AusIndustry в знак признания разработки.[нужна цитата ]

SIP открыл возможности для исследователей использовать его в качестве инструмента измерения как при сварке.[27]и в смежных дисциплинах, таких как строительная инженерия.[28] Открылись исследовательские возможности в области применения биомониторинга внешних ЭЭГ, где SIP предлагает преимущества в интерпретации сложных сигналов[29]

Сопоставление сварных швов

Картирование сварных швов - это процесс присвоения информации сварному соединению, чтобы упростить идентификацию его конструкции (WPS), производства (сварщики, их квалификация, дата сварки), качества (визуальный осмотр, неразрушающий контроль) и прослеживаемости (количество плавок соединенных материалов и сварочные материалы). Картирование сварных швов должно также включать графическую идентификацию, чтобы представить номер сварного шва на производственном чертеже, в случае, если проектировщик не назначает номер сварного шва.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ http://www.esabna.com/us/en/education/knowledge/weldinginspection/Destructive-Testing-of-Welds.cfm Разрушающий контроль сварных швов ESAB [ненадежный источник? ]
  2. ^ а б c d http://www.angelfire.com/my/welding/test.html[ненадежный источник? ]
  3. ^ Объяснение промышленной радиографии https://www.epa.gov/radtown/industrial-radiography
  4. ^ http://www.clemex.com/pdf/reports/WeldingAnalysis692.pdf Анализ сварки - отчет об анализе изображения № 692, Clemex Technologies Inc.[ненадежный источник? ]
  5. ^ а б c http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/109/2/j92den.pdf Анализ точечных сварных швов с помощью ультразвуковых 2D-матриц Журнал исследований Национального института стандартов и технологий Том 109, номер 2, март – апрель 2004 г. А.А. Денисов, К.М. Шакарджи, Б.Б. Лофорф, Р. Гр. Маев Дж. М. Пай
  6. ^ Ультразвук на месте, Марк-Антуан Бланше, журнал «Качество», апрель 2012 г., страницы 6-7 (раздел неразрушающего контроля)
  7. ^ Солнце, А. С. (2001). «Частотно-временной анализ сигнатуры лазерной сварки». Труды SPIE. 4474. п. 103. Дои:10.1117/12.448639. «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».
  8. ^ https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-39-21-6217 Автоматическая лазерная сварка и фрезерование с встроенной когерентной визуализацией на месте П. Дж. Л. Вебстер, Л. Г. Райт, Ю. Джи, К. М. Гэлбрейт, А. В. Кинросс, К. Ван Влак и Дж. М. Фрейзер.
  9. ^ http://www.ansys.net/ansys/papers/ARTICLE1.pdf Переходный термический анализ электродов для точечной сварки К.С. Юнг и П. Thorton, январь 1999 г. Дополнение к Сварочный журнал, Американское общество сварки и Совет по исследованиям в области сварки
  10. ^ Симпсон С.В. и Гиллеспи П. (1998) «Контроль в процессе сварки - коммерческий успех», Австралийский журнал сварки, 43, 16–17
  11. ^ Симпсон SW, Измерение качества сварки, WIPO PCT WO9845078 (1998); US 6288364 (2001); Австралия 741965 (2002); Европа (14 стран) 1007263 (2003 г.); Канада 2285561 (2004); Южная Корея 0503778 (2005)
  12. ^ Simpson SW, Оценка сварки, WIPO PCT WO0143910 (2001); Австралия 763689, США 6660965 (2003); Канада 2393773 (2005); 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)
  13. ^ Simpson SW (2007) «Сигнатурные изображения для обнаружения дефектов дуговой сварки», Наука и технологии сварки и соединения, 12(6), 481–86
  14. ^ а б Simpson, SW (2007) "Статистика сигнатурных изображений для обнаружения дефектов дуговой сварки", Наука и технологии сварки и соединения, 12(6), 557–64
  15. ^ Simpson SW (2008) «Идентификация дефектов при дуговой сварке металлическим электродом с помощью сигнатурных изображений», Наука и технологии сварки и соединения, 13(1), 87–96
  16. ^ Simpson SW, "Статистика сигнатурных изображений для обнаружения дефектов дуговой сварки", Наука и технологии сварки и соединения, 12(6), 557–64, 2007
  17. ^ Симпсон С.В. (2008) «Стабильность изображения подписи и перенос металла при дуговой сварке металлическим электродом в газе», Наука и технологии сварки и соединения, 13(2), 176–83
  18. ^ Simpson SW (2009) «Автоматическое обнаружение дефектов при дуговой сварке металлическим газом с помощью сигнатурных изображений», Австралазийский журнал по сварке - Приложение к исследованиям в области сварки, 54, 41–47
  19. ^ Simpson SW (2008) «Сквозное определение дуги при дуговой сварке металлическим газом с помощью подписи», Наука и технологии сварки и соединения, 13(1), 80–86
  20. ^ Выставка австралийских технологий - инновации в сварочных технологиях
  21. ^ Matsubara T, Terasaki H, Otsuka H, ​​and Komizo Y (2010) «Развитие метода мониторинга сварки в реальном времени» (статья RAJU-VE1), Труды Visual-JW2010
  22. ^ «Холден заказывает отмеченную наградами технологию сварки методом оттиска», Techwatch, Прайс Уотерхаус Куперс, 12(6), 2002,
  23. ^ «Холден приобретает отмеченную наградами технологию сварки методом оттиска», Выставка австралийских технологий http://www.techshowcase.nsw.gov.au/ Новости и события (2002)
  24. ^ «Универсальный прибор для проверки сварных швов, который будет использовать Холден», Австралийский журнал инноваций, 3–5/02, 29
  25. ^ "Яркие искры объединяют усилия, чтобы выиграть Премию Доэрти", Австралийский (национальная газета) -Дополнение к высшему образованию, 2 апреля 2003 г.
  26. ^ *«Weldprint Wins Award». Инновации. Радио Австралии. 11 мая 2003 г.. Получено 19 января 2011.
  27. ^ Nguyen NT, Mai Y-W, Simpson SW и Ohta A (2004) «Аналитическое приближенное решение для источника тепла с двойным эллипсоидом в пластине конечной толщины», Сварка J, 83, 82с
  28. ^ LH и Hancock GJ (2005) "Прочность сварных соединений листовой стали G450", J Struct Eng, 131, 1561
  29. ^ «Технология автозавода имеет медицинское направление», UniNews, USyd, 34(1), 1 (2002)

дальнейшее чтение

  • 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. Всеобъемлющие 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, с которыми необходимо подтверждать соответствие 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.)