EN1714：1997+A1：2002标准
焊缝无损探伤检测
《焊接接头的超声波检测（包括补充附件A1）》此为欧洲标准EN1714（1997年10月）+A1（2002年5月）。
目录
关于EN1714：1997标准的前言
关于EN1714：1997/A1：2002标准的前言
1 范围
2 参考标准
3 定义和符号
4 通用要求
5探伤检测前应提供的信息
5.1 规定项目
5.2 在试验前需提供的特殊信息
5.3 书面试验工艺
6 人员和设备的要求
6.1 人员资格
6.2 设备
6.3 探头参数
6.3.1 频率
6.3.2 入射角
6.3.3 曲扫描面探头的调整
7 检测范围
8 扫描面的准备
9 母材的检测
10 偏差范围和灵敏度的设定10.1 通用要求
10.2 参考等级
10.3 等级的评估
10.4 传感器的校正
10.5 信噪比11 试验检测等级
12 试验检测技术
12.1 通用要求
12.2 手动扫描路线
12.3 非直面检测
12.4 缺陷位置
12.5 缺陷的评估
12.5.1 通用要求
12.5.2 最大回波振幅
12.5.3 缺陷长度
12.5.4 缺陷高度
12.5.5 非直面特性
13 试验检测报告
13.1 通用要求
13.2 通用参数
13.3 有关设备的信息
13.4 有关试验技术的信息
13.5 试验检测结果
附录A （规范）不同焊接接头类型的试验检测等级
附录ZA （非规范）关于本欧洲标准与欧盟导则中基本要求和规范的对
应说明
关于EN1714：1997标准的前言（略）
关于EN1714：1997/A1：2002标准的前言（略）
1 范围
本标准对厚度在8mm以上的金属材料间且对超声波衰减低（特别对于散射）的熔化焊焊接接头的手工超声波检测方法进行了规定。本标准主要适用于焊缝金属和母材均为铁素体的全焊透焊接接头。
本方法也可使用在：
- 上述未说明的材料；
- 部分焊透焊缝；
- 使用自动焊接设备。
若需要，由技术条件给定。
在本标准中，对材料的超声波特性值有规定，其基础为超声波在钢材中的速度：纵波5920±50m/s，横波3255±30m/s。此将作为检测不同声速的材料的计算依据。
本标准规定了四种检测等级，每一种都对应不同的缺陷检出能力。检测等级A、B和C的选择导则见附录A。对于特殊应用的第四种检测等级的要求与本标准通用要求一致，而且仅在技术条件中特殊要求时使用。
本标准可用于对缺陷信号的评定、验收，并采用以下两种方法：
1) 对单个缺陷信号的长度和回波高度进行评定；
2) 通过移动探头的方法对缺陷信号的特性和尺寸进行评定。
所使用的方法有规定。
2 参考标准
EN 473 《无损探伤人员的资格和证书-通用规则》
EN 583-1 《无损检测-超声波检测-第1部分：通用规则》
EN 583-2 《无损检测-超声波检测-第2部分：灵敏度与范围的设定》
EN 1330-4 《无损检测-术语-第4部分：超声探伤检测术语》
EN 1712 《焊缝的无损检测-焊接接头的超声波检测-验收等级》
EN 1713 《焊缝的无损检测-超声波检测-焊缝中缺陷的特征》
EN 12062 《焊缝的无损检测-关于金属材料的通用规则》
EN 25817 《钢材电弧焊焊接接头-关于缺陷的质量等级导则（ISO 5817：1992）》
3 定义与符号
定义见EN1330-4和EN12062标准。
参数和符号见表1。
按纵向和横向坐标对缺陷进行定位，焊缝轴向为x轴，其为较大尺寸方向，见图2。
表1：参数与符号
符号参数单位
t 母材（最小部分）的厚度 mm
D DSR圆盘反射体的直径 mm
D SDH横孔的直径 mm
l 缺陷长度 mm
h 缺陷的自身高度 mm
x 缺陷在纵向的位置 mm
y 缺陷在横向的位置 mm
z 缺陷在厚度方向的位置 mm
l Z缺陷在高度方向的投影长度 mm
l X缺陷在x方向的投影长度 mm
l Y缺陷在y方向的投影长度 mm
p 一个完整跨距的距离 mm
4 通用要求
本标准的目的旨在描述最为普通的焊接接头的超声波检测的通用方法和使用标准。本标准规
定的要求中包括检测的设备、准备、操作和报告。
对参数的规定，尤其是对探头参数的规定，与EN1712和EN1713的要求一致，且也适用于
其他验收依据标准。
本标准所规定的技术适用于在典型焊缝验收标准中有特殊要求的焊接缺陷的检测。
超声波检测缺陷的评定方法和验收准则应在技术条件中确定。
如果所确定的验收准则要求对缺陷的高度和性质进行更精确的确定，也可使用本标准范围之
外的其它技术或方法。
5 检测前应提供的信息
5.1 规定项目
- 参考等级的设定方法
- 验收等级
- 检测等级
- 实施检测时的加工和操作时机
- 人员资格
- 横向缺陷检测范围
- 纵向检测要求
- 焊接前后母材的检测
- 是否要求书面的检测工艺
- 书面检测工艺的要求
5.2 检测前应提供的特殊信息
在开始检测焊接接头前，操作者应了解如下基本信息：
- 如果需要，应了解书面检测工艺（见5.3条款）；
- 母材的类型和制造状态（如：铸、锻、轧）；
- 实施检测时的加工或操作时机，包括热处理；
- 焊后热处理的时间和状态；
- 接头的制备和尺寸要求；
- 表面质量要求；
- 焊接工序或焊接过程的相关信息；
- 报告要求；
- 验收等级；
- 检测范围，包括横向缺陷的要求（如必要）；
- 检测等级；
- 人员资格等级；
- 发现不合格缺陷后的纠正措施。
5.3 书面探伤工艺
本标准给出的定义和要求满足正常的书面探伤工艺的要求。若不是这种情况，或者本标准所述的技术条件对焊接接头的检测不适用时，且如果技术条件中有要求，对焊接接头的检测应编制附加的书面的探伤工艺。
6 人员和设备的要求
6.1 人员资格
按照本标准实施检测的人员应依据EN473或等同标准有关工业篇的要求进行资格的评定，并
取得相应等级。
同时，对于与被检测焊接接头类型有关的超声焊缝检查的通用知识和问题，实施检测的人员也应熟悉。
6.2 设备
任何与本标准有关的设备均应符合相关欧洲标准的要求。
对于此，在EN标准出版发布以前，也可使用对应的国家标准。
6.3 探头参数
6.3.1 频率
探头频率应在2MHz~5MHz范围之内，并按规定验收等级进行选择。
在检测的初期，所选择的探头频率应在上述范围之内尽可能低，并按照验收等级规定的长度和振幅要求（如EN1712）实施评定。如果使用的验收等级标准认为有必要确认缺陷的特性（如：EN1713），也可以选择较高的频率，以改善分辩率。
对于长声程的检测，当材料衰减显示高出平均衰减时，也可使用约1MHz的频率进行。
6.3.2 入射角
当使用横波实施检测，且技术要求超声波波束应从对面表面反射时，操作上应当仔细，以确保波的入射角度，使对面反射表面的角度应不小于35o，最好不大于70o。
当使用一个以上探头角度时，至少应有一个角探头须满足本规定，以确保入射声束与焊接敷熔面垂直或尽可能地垂直。
当要求使用两个或两个以上的探头角度时，两标称角度之间应至少相差10o。
对于曲面，探头及反射面的入射角，可以通过绘制焊缝的截面或按照EN 583-2标准中的方法进行检测。当采用本标准不能测定到入射角时，应在试验报告中对扫描和未检测到的区域进行补充说明，并解释检测过程中所遇到的困难。
6.3..3曲面扫描的探头调整
被检测面与探头保护膜表面之间的间隙应不大于0.5mm，而对于圆柱面或球面，应满足下列要求：
即：D≥15a，
其中D是零部件的直径，单位为mm；a是探头保护膜在检测方向的尺寸，单位为mm。
如果上述要求不能满足，探头保护膜应调整，与之相应，灵敏度和范围也要设定。
7 检测范围
对于每一焊缝，探伤检测的范围应包括焊缝以及每边不少于10mm的母材内的区域（见图1），或者热影响区的宽度，甚至更大范围。
在任何情况下，扫描应覆盖整个检测范围。如果个别区域至少在一个方向难于覆盖，或对面的入射角不能满足6.3.2条款的规定，应进一步采取附加的或补充的超声技术或其他的无损探伤方法。在某些情况下，也可以要求去除影响检测的焊缝金属。
补充方法可以采用双晶探头、爬波探头，或其他超声技术及合适的方法（如：着色渗透探伤、磁粉探伤、射线探伤等）。在选择附加的或补充的超声技术或其他方法时，应考虑焊缝的类型和缺陷可能的方向。
8 扫查面的制备
扫查面应足够宽，以确保图1的检测区域可以被全部检测到。但是，如果检测的同等区域可以通过对接头的上、下表面扫查达到，扫查面的宽度也可以小一点。
扫查面应干净、光滑，以防止对探头耦合的干涉（如：锈、铁削、焊豆、沟槽等）。被检测表面的变化不能保证被检测面与探头保护套之间的间隙不大于0.5mm时，如果必要，应通过修整予以满足。
扫查面的局部变化（如沿焊缝边缘），导致探头与被检面的间隙达1mm时，在焊缝影响的一边至少允许使用一个附加的斜角探头。该附加扫查是必要的，以补偿因间隙的存在而减少的焊缝检查区域。
在任何情况下，被检测面与探头间的最大允许间隙应是0.5mm。扫描接触面和声波反射面的表面粗糙度R a要求：机加工面应不大于6.3μm；喷丸面应不大于12.5μm。
9母材的检测
在扫描区域内，母材金属应在焊接前或焊接后使用直探头进行检测，除非可以证明（如：在组装工序间的检测）焊缝的角探头不会受到非平面和高衰减的影响。
当发现非平面时，其对角度波束检测的影响应作评价，如果必要，应相应调整检测技术。
当发现超声波检测的区域已受到严重的影响时，应通过协商采取其他的检查方法（如：射线检查）进行。
1—检测区域的宽度；2—扫描面
图1：纵向缺陷扫描检测区域覆盖样图
10偏差范围和灵敏度的设定 10.1 通用要求
偏差范围和灵敏度的设定应在每一次检测前按照本标准和EN 583-2进行。上述设定的确认校验应至少每工作4小时和工作完成时（进行一次）。但是，当系统参数改变或对等同设定的变化有怀疑时，也应随时进行校验。
如果在校验过程中发现偏差，应按表2进行调整。
表2：灵敏度和偏差范围的调整
灵敏度
1 偏差≤4dB
在继续进行试验检测前对设定进行调整。 2 灵敏度的减少量>4dB 应进行调整，并对在该期间使用该设备的所有实验重新进行检测。
3
灵敏度的增加>4dB
应进行调整，并对所有记录的缺陷重新进行评定。偏差范围
2 偏差>2%应进行调整，并对在该期间使用该设备的所有实验重新进行检测。
10.2 参考等级
可采用如下方法之一进行参考等级的设定：
-方法1：侧钻孔为3mm的参考等级是距离-振幅-曲线（DAC-曲线）；
-方法2：对于横波和纵波采用基于盘形反射（DSR）的距离获得缺陷尺寸的系统(DGS)的参考等级由表3和表4单独给出；
-方法3：1mm深的矩形狭槽的参考等级等同于DAC-曲线.
-纵向试验检测：D DSR=6mm（用于所有厚度）。
表三:方法2（(DGS)）横波角度波束扫描的参考等级
母材厚度（mm）
标称探头频率
（ MH Z）8≤t<1515≤t<40 40≤t≤100
1.5至
2.5 --- D DSR=2mm D DSR=3mm
3至5 D DSR=1mm D DSR=1.5mm --- 表四: 方法2（(DGS)）纵波角度波束扫描的参考等级
母材厚度（mm）
标称探头频率
（ MH Z）8≤t<1515≤t<40 40≤t≤100
1.2至
2.5 --- D DSR=2mm D DSR=3mm
3至5 D DSR=2mm D DSR=2mm D DSR=3mm
10.3等级评定
等同于或超出以下的所有缺陷应做出评定：
-方法1和3：参考等级-10dB(33%DAC);
-方法2：参考等级-4 dB分别与表3和表4相一致的；
-纵向检测：D DSR=6mm（对于任何厚度）。
10.4传感器的校正
当采用单独的试块建立参考等级时，测量读数会在被测物体和试块之间存在一典型的代表该位置的传感差值。En 583-2详述了适用的校正技术。
如果差值小于2dB，则无需修正。
如果传输损失超出12dB，必须考虑其产生的原因，如有可能需对扫描面作进一步准备。
若出现大的修正值而找不到明显的原因时，应对试验物的不同部位做衰减测试，若发现重要的变化，应考虑相应的修正措施。
10.5 信噪比
在对焊缝的试验过程中，除去拟似表面后的噪声等级值应低于评估等级至少12dB
11 试验检测等级
焊接接头的质量要求主要与材料、焊接工艺和环境有关。综合所有这些要求，本标准列出四个试验检测等级（A、B、C和D）。从等级A到等级C，通过对提高检测的覆盖范围（如扫描面、表面涂层）达到逐步提高探伤等级的可能。等级D 可许用于采用了本标准的通用要求的书面工艺流程的特别检测。
一般情况下，选用试验等级与所需质量等级（如EN 28517）相关。可通过焊缝标准（如EN 12062）、产品标准或其他技术文件选定合适的试验等级。
当选定EN 12062，表5给出了推荐试验等级：
表5：推荐试验等级
试验检测等级在EN25817中的质量等级
A C
B B
C 同协议
D 特殊应用
等级A至C的技术规范要求适用于附表A所列各种类型的接头。应注意到表中所示的接头只是理想类型，当实际焊接情况与这些不确符合时，应修改试验工艺以满足本标准的通用要求和所选的试验等级需求，此种情况需准备书面试验工艺流程。
12 试验检测技术
12.1 通用要求
超声波试验应考虑以下各项要求且与EN 583-1相一致
12.2 手动扫描路线
在夹角之间，探头以轻微的旋转向上的运动进行扫描，任意一边以规定波束10°角方向内可应用探头扫描。
12.3非直面检测
表面下非完全平面的检测面很难用单一的探头角度技术探测。对于这样的非完全平面，特别是较厚材料的焊缝，应考虑特殊的检测技术。使用这些技术应由技术文件定义。
12.4 缺陷位置
所有显示的缺陷位置应在参考坐标系下给定（如图2所示）。检测表面的一点选作测量的原点。
检测超过一个表面时，参考原点应在每一个面上建立。在这种情况下，应仔细建立所有点的相对位置关系，以使缺陷的绝对位置能够以任意名义参考点确定。
在焊缝周围，可能需要在焊接组合前建立内外参考点。
图2：缺陷位置坐标系
12.5 缺陷的评估
12.5.1 通用要求
所有评估等级上的相关的缺陷的评估应与条款12.5至12.5相一致。
12.5.2 最大回波振幅
回波振幅应通过探头的移动获得最大并纪录到相关的认可参考等级。
12.5.3 缺陷长度
缺陷的长度，无论是在纵向还是在横向，如有可能，应在规定验收等级按技术条件或采用峰值下降6dB的技术或其他协定来测定。
12.5.4 缺陷高度
如有技术协议要求，缺陷高度测量应按其执行。应采用以下方法进行测量。
对于缺陷，当沿厚度方向扫描时，反馈信号产生不止一个不同峰值，缺陷高度（h）应通过探
陷应详细记录。
12.5.5 缺陷特性
如果技术条件有要求或按照具体验收等级的要求，应对缺陷的特性描述。13 试验检测报告
13.1 通用要求
试验报告应包括本标准的一个参考和至少应给出以下的信息。
13.2 通用参数
a)试验检测零件的识别：
–材质和制造方式
–尺寸
–被测焊缝/焊接头的位置
–几何轮廓简图（如需要）
–焊接参考工艺、技术条件和热处理状态
–加工状态
–表面状况
–零件温度如果超出0°C—4°C范围需记录温度
b) 合同要求（如技术协议、指导文件和特殊协定）；
c) 试验地点和时间；
d) 试验场所标识和操作者的身份识别和资格证书；
e) 检查权威的标识。
13.3 有关设备信息
a) 如需要，以识别号记录超声探伤仪器的制造厂家、型号, ；
b) 如需要，以识别号记录探头的制造厂家、型号、额定频率、实际入射角；
c) 如需要，采用简图记录参考试块的识别；
d) 信号耦合器。
13.4 有关试验技术信息
a) 试验等级及使用的参考书面工艺；
b) 试验范围；
c) 扫描区域位置；
d) 按12.4规定的参考点和坐标系的详细信息；
e) 按附录A的说明或用草图的方式标识探头的位置；
f) 基本耗时范围；
g) 灵敏度的设置方法和数值（获得参考等级的设置和用于传感器修正的灵敏度值）；
h) 参考等级；
i) 母材检测结果；
j) 验收等级标准；
k)任何与本标准或合同上要求的偏差。
13.5 试验检测结果
以表格概要（或略图）提供记录缺陷的以下信息。
a) 按12.4 所述的缺陷的坐标位置及与其相对应的探头位置的详情
b)如有要求，按12.5.2 所述的出现最大回波振幅时缺陷的类型和大小
c)按12.5.3 规定的缺陷长度
d)依据验收等级说明的结果评估
附录A (标准化)
各类型焊接接头的试验检测等级
见图A.1至A.7和表A.1至A.7。
表中关键词：
L型扫描：采用角度波束探头对纵向缺陷的扫描
N型扫描：采用直波束的扫描
T型扫描：采用角度波束探头对横向缺陷的扫描
P：全跳动距离
SZM：扫描带宽。
1 边1
2 主视图
3 边2
4 侧视图
5 与跳动距离相关的扫描带宽度
图A.1板材和管材中平接接头
1 部件1
2 部件2
3 主视图
4 侧视图
扫描区域宽度以字母a 、b 、c 、d 、e 、f 和g 表示
图A.2：T 型接头
1 全剖视图
2 俯视图
3 部件1=圆柱型壳体/平板
4 部件2=喷嘴
5 标称探头
扫描区域宽度以字母a 、b 、c 、d 和e 表示
图A.3 置通喷嘴接头
1全剖视图 2 后视图 3部件1=喷嘴 4 部件2=壳体
扫描区域宽度以字母a 、b 、c 和d 表示
图A.4：L 型接头
1 全剖视图
2 俯视图
3部件1=喷嘴
4 部件2=壳体
5 标称探头
扫描区域宽度以字母a、b、c、d和x表示。
图A.4：顶置喷嘴接头
1 后视图
2 侧视图
3 部件1=喷嘴
4 部件2=壳体
5 部件3
扫描区域宽度以字母a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 和h 表示。
图A.4：十字型接头
1 部件1=主体管
2 部件2=支管
扫描区域宽度以字母d、e、f、g和h表示。
图A.4：管状结构的节点接头
附录ZA （非标准化）
本欧洲标准的条款与欧盟导则中的基本要求和其他条款的对应规范说明
本欧洲标准是CEN在欧洲委员会和欧洲自由贸易联盟的委托下完成的，它符合欧洲议会的97/23/EC导则的基本要求和1997年5月29日的议会上各成员国以近似立法的方式进行有关承压设备的审定的要求。
提醒：其他要求和其他的欧盟导则也可适用于落入本标准范围内的产品。
如下表ZA.1和ZA.2详述的本标准中的条款非常符合导则97/23/EC和87/404/EEC的要求。
遵从标准中的这些条款规定了一种确定相关导则的特定必需要求的方法和EFTA规则的关联表ZA.1：本欧洲标准和导则97/23/EC的一致性
本欧洲标准的条款/子条款导则97/23/EC基本要求资格评定/备注所有附录1中的§3.1.2 无损探伤试验
表ZA.2：本欧洲标准和导则87/404/EEC的一致性
本欧洲标准的条款/子条款导则87/404/EEC基本要求资格评定/备注所有附录1中的§3.2 承压件的焊接
哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：超声波金属焊接技术的综合介绍 院系：能源科学与工程学院 专业：能源与动力工程
班级： 1502403 学号： 1150240325 姓名：石嘉成 超声波金属焊接技术的综合介绍 石嘉成1 (1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院） 摘要：本文主要介绍特种焊接中的超声波金属焊接技术，将从超声波焊金属接技术的应用背景、工艺过程、特点及实际应用情况及最新发展等发面展开介绍。通过文献的查阅得到了以下的结论：超声波焊接的应用越来越广泛，它具有能耗低、压力小、速度快、稳定性高、程序简便、精度高等优点，虽然对仪器的要求较高导致成本较高，但是仍不失为一种很有前景的焊接技术。 关键词：超声波焊接；金属；工艺过程；文献查阅
1.超声波金属焊接技术应用背景 超声波金属焊接起源于1950年的美国1。超声波金属焊接在电子工业、电器制造、新材料的制备、航空航天及核能工业、食品包装盒、高级零件的密封技术方面都有很广泛的应用，加上其节能、环保、操作方便等突出优点，对于我国建设资源节约型、环境友好型的现代化社会，超声波金属焊接将发挥很大的促进作用2。 2.超声波焊接技术的原理及工艺过程 2.1超声波金属焊接技术的原理 超声波金属焊接主要过程是被夹持在一起的两块工件受到硬砧和焊接端头之间的静压力，将超声波能量传输给工件顶部，维持短暂的时间，待结合表面之间的摩擦破碎氧化膜和其它沾污，每个表面上暴露出清洁新生的金属，从而使两个表面相互结合。一旦两表面处于一个原于间距内，就会产生金属型结合，由于超声波清理作用是连续的，就没有时间来形成阻碍原于接近的新氧化膜。完成最终的冶金结合时，无电弧和飞溅，无焊缝金属的熔化，铸造组织无熔化，厚度变形也很小3。 2.2超声波金属焊接技术的工艺过程 如图1所示，超声波焊接过程分为4个阶段： 第1阶段：焊头与零件接触，施压并开始振动。摩擦发热量熔化导能筋，熔液流入结合面。随着两零件之间距离的减少，焊接位移量（两零件之间由于熔体流动产生的距离减小值）开始增加。起初焊接位移量快速增加，然后在熔化的导能筋铺展并接触下零件表面时放慢增速。在固态摩擦阶段，发热是由于两表面之间的摩擦能和零件中的内摩擦产生的。摩擦发热使聚合物材料升温至其熔点。发热量取决于作用频率、振幅和压力4。
95管道对接焊接接头超声波探伤漏检 朱春芳 （贵州电力建设第二工程公司金属焊接检验中心，贵州贵阳 550002） 摘要：火电站安装过程中，超声波探伤常应用于壁厚大于20mm对接焊接接头的无损检测，在保 证探伤系统灵敏度的前提下，由于探头选择的不恰当，管道外表面和内表面不能使声束按预计路径 传播，造成焊接缺陷漏检，给设备安全运行带平隐患，希望能引起重视。 关键词：超声波探伤；焊接缺陷；漏检；检测面 超声波探伤对面状缺陷敏感，对焊接接头中的裂纹、未焊透和未熔合等缺陷的检出率高，探测距离大，超声波探伤仪体积小、重量轻、检测速度快，检测中只消耗耦合剂和磨损探头，检测费用低，所以在火电厂安装过程中，大于20mm 的管道对接焊接接头都用超声波探伤。中厚壁压力管道焊接采用氩弧焊打底，电焊填充盖面的焊接方法，对接焊接接头不允许存在裂纹、未焊透和未熔合等面状缺。在保证探伤系统灵敏度满足规定要求的前提下，由于检测面等客观因素和探伤人员判断的主观因素影响，造成焊接缺陷漏检，给设备安全运行带来隐患。 1 探头的影响 1.1 K值选择 1.1.1 探头K值的选择应从以下三个方面考虑（1）使声束能扫查到整个焊接接头截面；（2）使声束中心线尽量与主要危险性缺陷垂直； （3）保证有足够的探伤灵敏度。 用一、二次波单面双侧探测焊接接头截面时，d1=（a+l0)/T，d2=b/K，其中一次波只能扫查到d1以下的部分（受余高限制），二次波只能扫查到d2以上的部分（受根部成形限制）。为保证能扫查整个焊接接头截面，必须满足d1+d2≤T，从而得到：式①K≥（a+b+l0）/T，式中a—上焊接接头宽度的一半；b—下焊接接头宽度的一半；l0—探头的前沿距离；T—管壁厚度；K—探头的K值。 采用单面焊双面成型焊接工艺时，b值很小，可以忽略不计，则K≥（a+l0）/T。从式①中可看出，随着管壁厚度T增大，探头K值减小，也就是说如果管壁越厚，一、二次波探伤，用较小K 值的探头就能保证扫查到整个焊接接头截面，管壁越薄需要使用的探头K值越大。 当选择的探头K＜（a+l0）/T时，用一、二次波单面双侧扫查焊接接头截面，从图2中可看出一次波扫查不到焊接接头截面，两侧二次声束都扫查不到E区域，造成该区域漏检。 K值发生变化，探头使用过程中，有机玻璃耦合面被磨损，由于探头前后受力不均，前后磨损程度不一样，引起K值发生变化，如探头前面磨损严重，K值变小，如果K值小于（a+l0）/T，则会造成如图2所示的E区域漏检。如探头后面磨损较大，则K值变大。无论K值变大还是变小都会因为K值变化而引起缺陷定位不准，这会影响对缺陷的分析和判定。 1.2 探头晶片尺寸 探头晶片尺寸的大小会影响近场区的长度和声能传播远近，但会不会影响对接焊接接头超声波探伤呢？对接焊接接头一般用横波超声波探伤，设有机玻璃中入射点至晶片的距离为12mm，钢中声速为3230ms，由公式N’=Fscosβ/πλs2cosα-L1tgα/tgβ，计算出不同探头在钢中的近场长度，见表1。 2008年第12期2008年12月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment
超声波焊接件的工艺设计 作者：欣宇机械来源：本站原创日期：2014-5-5 17:32:38 点击：6943 属于：行业新闻超声波焊接件的工艺设计-东莞市欣宇超声波机械有限公司 在超声波焊接行业中，很多客户都不知道塑料件焊接，焊接产品优良不只是跟材质，超声波选择机型功率有关系，最容易被忽略的一点是：超声波焊接件的工艺设计，塑料焊接件需要设计有超声线，焊接出来的产品才是比较完美的。那么，超声波焊接件的工艺设计是怎么样的呢？要怎么设计呢？很多客户初步使用超声波焊接，都会对个问题不了解，今天，欣宇小陈为大家讲解：超声波焊接件的工艺设计，希望对朋友有所帮助！ 超声波塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点： 1.是否需要水密、气密。 2.是否需要完美的外观。 3.是否适合焊头加工要求。 4.焊缝的大小（即要考虑所需强度）。 5.避免塑料熔化或合成物的溢出。 超声波焊接质量获得原因： 1.材质 2.上下表面的位置和松紧度 3.焊头与塑料件的妆触面 4.顺畅的焊接路径 5.塑料件的结构 6.焊接线的位置和设计 7.焊接面的大小 8.底模的支持 为了获得完美的、可重复的超声波熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向： 1.围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。 2.最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量（即焊接时间）来完成熔接。 3.找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或齿口之类。 下面就对超声波塑料件设计中的要点进行分类举例说明： 超声波整体塑料件的结构 1.1塑料件的结构 塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为 2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。 1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑
焊缝手动超声波探伤 锅炉压力容器和各种钢结构主要采用焊接方法制造。射线探伤和超声波探 伤是对焊缝进行无损检测的主要方法。 对于焊缝中的裂纹、 未熔合等面状危害性 缺陷，超声波比射线有更高的检出率。 随着现代科技快速发展， 技术进步。 超声 仪器数字化， 探头品种类型增加， 使得超声波检测工艺可以更加完善， 检测技术 更为成熟。但众所周知： 超声波探伤中人为因素对检测结果影响甚大； 工艺性强； 故此对超声波检测人员的素质要求高。 检测人员不仅要具备熟练的超声波探伤技 术，还应了解有关的焊接基本知识； 如焊接接头形式、 坡口形式、 焊接方法和可 能产生的缺陷方向、 性质等。 针对不同的检测对象制定相应的探伤工艺， 选用合 适的探伤方法，从而获得正确的检测结果。 射线检测局限性： 辐射影响，在检测场地附近，防护不当会对人体造成伤害。 受穿透力等局限影响，对厚截面及厚度变化大的被检物检测效果不 好。 5. 需接近被检物体的两面。 6. 检测周期长，结果反馈慢。设备较超声笨重。成本高。 常规超声波检测不存在对人体的危害，它能提供缺陷的深度信息和检出射 线照相容易疏漏的垂直于射线入射方向的面积型缺陷。 能即时出结果； 与射线检 测互补。 超声检测局限性： 1. 由于操作者操作误差导致检测结果的差异。 2. 对操作者的主观因素（能力、经验、状态）要求很高。 3. 定性困难。 4. 无直接见证记录（有些自动化扫查装置可作永久性记录） 5. 对小的（但有可能超标的缺陷）不连续性重复检测结果的可能性小。 6. 对粗糙、形状不规则、小而薄及不均质的零件难以检查。 7. 需使用耦合剂使波能量在换能器和被检工件之间有效传播。 1. 2. 3. 面状缺陷受方向影响检出率低。 4. 不能提供缺陷的深度信息。
超音波熔接线的设计 问题一：超音波导熔线开设不当。 解析： 我们欲求产品达到水、气密的功能时，定位与超音波导熔线是成败的重要关键，所以在产品设计时的考虑，如：定位、材质、肉厚，与超音波导熔线的对应比例有绝对的关系。在一般水、气密的要求，导熔线高度应在 0.5~0.8m/m 之范围（视产品肉厚而定），如低于0.5m/m以下，要达到水气密的功能，除非定位设定要非常标准，而且肉厚有 5 m/m 以上，否则效果不佳。一般要求水气密的产品其定位与超音波导熔线的方式如下： 斜切式：适合水密性及大型产品之熔接，接触面角度 =45°， x=w/2， d=0.3~0.8mm为佳。 阶梯尖式：适合水密性及防止外凸或龟裂之方法，接触面的角度= 45°，x=w/2， d=0.3~0.8mm为佳。 峰谷尖式：适合水密性且高强度熔接，d=0.3~0.6mm内侧接触面之高度 h 依 形状大小而有变化，但 h 约在1~2mm左右。 ※以上三种为水气密超音波导熔线设计法。 问题二：熔接条件不当。 解析： 产品实施超音波作业无法达到水、气密，除了超音波导熔线、治具定位、产品本身定位等因素外，超音波设定的条件也是一项主因。我们在此更深入探讨引响水气密的另一原因（熔接条件），在我们实施超音波熔接作业时，求效率求快是最基本目标，但往往也忽略了其求效率的要领，我们将从下面二个条件来探讨： 一、下降速度、缓冲太快：此一形成的速度，使动态压力加上重力加速度将把超音波导熔线压扁，使导熔线无法发挥导熔的作用，形成假相熔接。 二、熔接时间过长：塑料产品因接收过长时间的热能，不仅使塑料材质熔 化，更进而造成塑料组织焦化现象，产生砂孔，水或气即由此砂孔渗透而出。这是一般生产技术者最不易发现之处
超声波焊接的焊点，应有高的接合强度和合格的表面质量，除了表面不能有明显的挤压坑和焊点边缘的凸出以外，还应注意与上声极接触处的焊点表面情况，不允许有裂纹和局部未熔合，因此，超声波焊接的形式选择、接头设计和焊接参数选择非常重要。 一、超声波焊接特点 1) 可焊接的材料范围广，可用于同种金属材料、特别是高导电、高导热性的材料（如金、银、铜、铝等）和一些难熔金属的焊接，也可用于性能相差悬殊的异种金属材料（如导热、硬度、熔点等）、金属与非金属、塑料等材料的焊接，还可以实现厚度相差悬殊以及多层箔片等特殊结构的焊接。 2) 焊件不通电，不需要外加热源，接头中不出现宏观的气孔等缺陷，不生成脆性金属间化合物，不发生像电阻焊时易出现的熔融金属的喷溅等问题。 3) 焊缝金属的物理和力学性能不发生宏观变化，其焊接接头的静载强度和疲劳强度都比电阻焊接头的强度高，且稳定性好。 4) 被焊金属表面氧化膜或涂层对焊接质量影响较小，焊前对焊件表面准备工作比较简单。 5) 形成接头所需电能少，仅为电阻焊的5％；焊件变形小。 6) 不需要添加任何粘结剂、填料或溶剂，具有操作简便、焊接速度快、接头强度高、生产效率高等优点。超声波焊接的主要缺点是受现有设备功率的限制，因而与上声极接触的焊件厚度不能太厚，接头形式只能采用搭接接头，对接接头还无法应用。 二、超声波焊接的分类 超声波焊接分类按照超声波弹性振动能量传入焊件的方向，超声波焊接的基本类型可以分为两类：一类是振动能量由切向传递到焊件表面而使焊接界面产生
相对摩擦，这种方法适用于金属材料的焊接；另一类是振动能量由垂直于焊件表面的方向传入焊件，主要是用于塑料的焊接。常见的金属超声波焊接可分为点焊、环焊、缝焊及线焊；近年来，双振动系统的焊接和超声波对焊也有一定的应用。 （1）点焊点焊是应用最广的一种焊接形式，根据振动能量的传递方式，可以分为单侧式、平行两侧式和垂直两侧式。振动系统根据上声极的振动方向也可以分为纵向振动系统、弯曲振动系统以及介于两者之间的轻型弯曲振动系统。功率500W以下的小功率焊机多采用轻型结构的纵向振动；千瓦以上的大功率焊机多采用重型结构的弯曲振动系统；而轻型弯曲振动系统适用于中小功率焊机，它兼有上述两种振动系统的优点。 （2）环焊环焊方法如图5所示，主要用于一次成形的封闭形焊缝，能量传递采用的是扭转振动系统。焊接时，耦合杆4带动上声极5作扭转振动，振幅相对于声极轴线呈对称分布，轴心区振幅为零，边缘位置振幅最大。该类焊接方法最适合于微电子器件的封装工艺，有时环焊也用于对气密性要求特别高的直线焊缝的场合，用来代替缝焊。由于环焊的一次焊缝的面积较大，需要有较大的功率输入，因此常常采用多个换能器的反向同步驱动方式。 （3）缝焊与电阻焊中的缝焊类似，超声波缝焊实质上是由局部相互重叠的焊点形成一条连续焊缝。缝焊机的振动系统按其滚轮振动状态可分为纵向振动、弯曲振动以及扭转振动三种形式（图6）。其中最常见的是纵向振动形式，只是滚轮的尺寸受到驱动功率的限制。缝焊可以获得密封的连续焊缝，通常焊件被夹持在上下滚轮之间，在特殊情况下可采用平板式下声极。 （4）线焊它是点焊方法的一种延伸，利用线状上声极，在一个焊接循环内形成一条狭窄的直线状焊缝，声极长度就是焊缝的长度，现在可以达到150mm，这种方法最适用于金属薄箔的封口。 （5）双超声波振动系统的点焊：上下两个振动系统的频率分别为27kHz和20kHz（或15kHz），上下振动系统的振动方向相互垂直，焊接时二者作直交振动。当上下振动系统的电源各为3kW时，可焊铝件的厚度达10mm，焊点强度达到材料本身的强度。双超声波振动系统多用于集成电路和晶体管细导线的焊接，虽然焊接方法与点焊基本相同，但焊接设备复杂，要求设备的控制精度高，以便实现焊点的高质量和高可靠性焊接。
超声波线设计 焊接热塑性制品的最普通的方法是超声焊接.这种方法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需的热量.(正弦超声振动) 超声焊接在20-50kHz 的频率范围内发生,其一般振幅范围为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)的声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程通常在0.5-1.5s 内发生.焊接工艺变量包括焊接时间,焊头位置和焊接压力.超声焊接方法可根据焊接时间或焊缝位置(塌陷距离)或焊接能量控制.也对焊接压力和冷却时间提供附加控制. 超声焊接设备通常用来焊接中,小尺寸的热塑性塑料制品,而很大的制品可用多点焊接. 超声焊接设备一般不是在20kHz 就是在40kHz 频率下运行 .20kHz 装置更常用. 接头设计:第一类即最常用的接头类型,在被连接表面的垂直方向上利用超声振动.对接和Z 形接合归入这一类,适用于多数聚合物.第二类超声焊接接头包括与接头表面平行的振动,形成剪切状态.各种类型的剪切和嵌接归入第二类. 能量控制嚣接点与无定形材料一起使用最佳,图1所示较大的能量控制嚣结可在一些不密闭的半结晶材料中应用.
＊剪切接头当焊接半结晶聚合物（或其它难以焊接的聚合物）和需要密封接头号时，一般推荐使用剪切接。需要高强度，高质量接碚的环形和矩形制件都用剪切接头。剪切接
图6 超声焊执着用典型的斜坡接合设计 （a）斜坡接合；改进的斜坡接合（附加公差） 1-溢料槽；2-夹具 斜坡接合具有30°-60°的角且应该在±1°内装配。为附加的熔区材料厚度增加的
＊溢流式铆焊溢流式铆焊用在要求表面为平的或隆起的及锁信制件的厚度被允许使 ●
超声波焊接线的设计及超声波焊接机的调试(图) 1.强度无法达到欲求标准。当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合，这些配合是什么呢？※塑料材质：ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强，因为两种不同的材质其熔点也不会相同，当然熔接的强度也不可能相同，虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接？我们的答案是绝对可以熔接，但是否熔接后的强度就是我们所要的？那就不一定了！而从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽然ABS材质己经熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。我们继续加温到270度以上，此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超音波熔接温度，但ABS材质已解析为另外分子结构了！ 由以上论述即可归纳出三点结论：１.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。２.塑料材质熔点差距愈大，熔接强度愈小。３.塑料材质的密度愈高（硬质）会比密度愈低（韧性高）的熔接强度高。 ２.制品表面产生伤痕或裂痕。在超音波熔接作业中，产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的。 因为在超音波作业中会产生两种情形：1.高热能直接接触塑料产品表面 2.振动传导。所以超音波发振作用于塑料产品时，产品表面就容易发生烫伤，而1m/m以内肉厚较薄之塑料柱或孔，也极易产生破裂现象，这是超音波作业先决现象是无可避免的。而在另一方面，有因超音波输出能量的不足(分机台与HORN 上模)，在振动摩擦能量转换为热能时需要用长时间来熔接，以累积热能来弥补输出功率的不足。此种熔接方式，不是在瞬间达到的振动摩擦热能，而需靠熔接时间来累积热能，期使塑料产品之熔点到达成为熔接效果，如此将造成热能停留在产品表面过久，而所累积的温度与压力也将造成产品的烫伤、震断或破裂。是以此时必须考虑功率输出(段数)、熔接时间、动态压力等配合因素，来克服此种作业缺失。 解決方法：1.降低压力。2.减少延迟时间（提早发振)）。3.减少熔接时间。4.引用介质覆盖（如ＰＥ袋）。5.模治具表面处理（硬化或镀铬）。6.机台段数降低或减少上模扩大比。7.易震裂或断之产品，治具宜制成缓冲，如软性树脂或覆盖软木塞等（此项指不影响熔接强度）。8.易断裂产品于直角处加Ｒ角。 3.制品产生扭曲变形。发生这种变形我们规纳其原因有三：1.本体与欲熔接物或盖因角度或弧度无法相互吻合. 2.产品肉厚薄(2m/m以内)且长度超出60m/m以上. 3.产品因射出成型压力等条件导致变形扭曲.所以当我们的产品经超音波作业而发生变形时，从表面看来好像是超音波熔接的原因，然而这只是一种结果，塑料产品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何种结果。如果没有针对主因去探讨，那将耗费很多时间在处理不对症下药的问题上，而且在超音波间接传导熔接作业中(非直熔)，6kg以下的压力
SEE- IN ULTRASONIC SDN. BHD. ( Company No. : 750998 – H ) Lot 25-4-10, Plaza Prima, Batu 4 1/2, Jalan Klang Lama, 58200 Kuala Lumpur, Malaysia. Tel : 03-7982 6466 Fax: 03–7982 6468 Joint Designs for Ultrasonic Welding Perhaps the most critical facet of ultrasonic welding is joint design (the configuration of two mating surfaces). It should be considered when the parts to be welded are still in the design stage, and incorporated into the molded parts. There are a variety of joint designs, each with specific features and advantages. Their selection is determined by such factors as type of plastic, part geometry, weld requirements, machining and molding capabilities, and cosmetic appearance. Butt Joint with Energy Director The butt joint with energy director is the most common joint design used in ultrasonic welding, and the easiest to mold into a part. The main feature of this joint is a small 90" or 60" triangular shaped ridge molded into one of the mating surfaces. This energy director limits initial contact to a very small area, and focuses the ultrasonic energy at the apex of the triangle. During the welding cycle, the concentrated ultrasonic energy causes the ridge to melt and the plastic to flow throughout the joint area, bonding the parts together. For easy-to-weld resins (amorphous polymers such as ABS, SAN, acrylic and polystyrene) the size of the energy director is dependent on the area to be joined. Practical considerations suggest a minimum height between .008 and .025 inch (.2 and .6 mm). Crystalline polymers, such as nylon, thermoplastic polyesters, octal, polyethylene, polypropylene, and polyphenylene sulfide, as well as high melt temperature amorphous resins, such as polycarbonate and polysulfide are more difficult to weld. For these resins, energy directors with a minimum height between .015 and, 020 inch (.4 and .5 mm) with a 60" included angle are generally recommended. The 90" included angle energy director height should be at least 10% of the joint width, and the width of the energy director should be at least 20% of the joint width. Image 1 (to the right) shows a butt joint with a 90" included angle energy director. With thick-walled joints, two or more energy directors should be used, and the sum of their heights should equal 10% of the joint width. To achieve hermetic seals when welding poly-carbonate components, it is recommended that a 60" included angle energy director should be designed into the part. The energy director width should be 25% to 30% of the wall thickness. Image 2 (to the right) shows a butt joint with a 60" included angle energy director. Image 3 (to the right) shows how the ports should be dimensioned to allow for the flow of molten material from the energy director throughout the joint area. With assemblies whose components are mode of identical thermoplastics, the energy director can be designed into either half of the assembly. However, when designing energy directors into assemblies consisting of a part mode of copolymers or terpolymers, such as ABS, and another part made of a photopolymer such as acrylic, the energy director should always be incorporated into the photopolymer half of the assembly. Thermoplastic Assembly Solutions for Every Application:
一、超声波金属焊接基础知识 1、原理 超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。 2、焊接优点： 1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。 2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。 3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。 4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。 5）、焊接无火花，环保安全。 3、超声波金属焊接适用产品： 1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。. 2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。. 3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。 4）、电线与名种电子元件、接点、连接器互熔。 5）、名种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。 6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。 7）、金属管的封尾、切断可水、气密。 4、振幅参数 振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一间公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。 5、频率参数 任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40 KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围，如一般设定为±0.5 KHz，在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时，都会对谐振频率作调整，要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊头，我们焊头的频率会控制在19.90—20.10 KHz，误差为5‰。 6、节点 焊头、变幅杆均被设计为一个工作频率的半波长谐振体，在工作状态下，两个端面的振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。节点位置一般设计为固定位，但通常的固定位设计时厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，对于叫声通常用橡胶圈同其它部件隔离，或采用隔声材料进行屏蔽，能量损失在设计振幅参数时予以考虑。 7、网纹 超声波金属焊接通常会在焊接位表面，底座表面设计网纹，网纹设计的目地在于防止金属件的滑动，尽可
超声波焊接线的设计与超声波焊接机的调试 2009-04-23 09:39 1.强度无法达到欲求标准。当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合，这些配合是什么呢？※塑料材质：ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强，因为两种不同的材质其熔点也不会相同，当然熔接的强度也不可能相同，虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接？我们的答案是绝对可以熔接，但是否熔接后的强度就是我们所要的？那就不一定了！而从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽然ABS材质己经熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。我们继续加温到270度以上，此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超音波熔接温度，但ABS材质已解析为另外分子结构了！由以上论述即可归纳出三点结论：１.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。２.塑料材质熔点差距愈大，熔接强度愈小。３.塑料材质的密度愈高（硬质）会比密度愈低（韧性高）的熔接强度高。 ２.制品表面产生伤痕或裂痕。在超音波熔接作业中，产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的。因为在超音波作业中会产生两种情形：1.高热能直接接触塑料产品表面 2.振动传导。所以超音波发振作用于塑料产品时，产品表面就容易发生烫伤，而1m/m以内肉厚较薄之塑料柱或孔，也极易产生破裂现象，这是超音波作业先决现象是无可避免的。而在另一方面，有因超音波输出能量的不足(分机台与HORN上模)，在振动摩擦能量转换为热能时需要用长时间来熔接，以累积热能来弥补输出功率的不足。此种熔接方式，不是在瞬间达到的振动摩擦热能，而需靠熔接时间来累积热能，期使塑料产品之熔点到达成为熔接效果，如此将造成热能停留在产品表面过久，而所累积的温度与压力也将造成产品的烫伤、震断或破裂。是以此时必须考虑功率输出(段数)、熔接时间、动态压力等配合因素，来克服此种作业缺失。 解決方法：1.降低压力。2.减少延迟时间（提早发振)）。3.减少熔接时间。4.引用介质覆盖（如ＰＥ袋）。5.模治具表面处理（硬化或镀铬）。6.机台段数降低或减少上模扩大比。7.易震裂或断之产品，治具宜制成缓冲，如软性树脂或覆盖软木塞等（此项指不影响熔接强度）。8.易断裂产品于直角处加Ｒ角。 3.制品产生扭曲变形。发生这种变形我们规纳其原因有三：1.本体与欲熔接物或盖因角度或弧度无法相互吻合. 2.产品肉厚薄(2m/m以内)且长度超出60m/m以上. 3.产品因射出成型压力等条件导致变形扭曲.所以当我们的产品经超音波作业而发生变形时，从表面看来好像是超音波熔接的原因，然而这只是一种结果，塑料产品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何种结果。如果没有针对主因去探讨，那将耗费很多时间在处理不对症下药的问题上，而且在超音波间接传导熔接作业中(非直熔)，6kg以下的压力是无法改变塑料的轫性与惯性。所以不要尝试用强大的压力，去改变熔接前的变形(熔接机最高压力为6kg)，包含用模治具的强迫挤压。或许我们也会陷入一个盲点，那就是从表面探讨变形原因，即未熔接前肉眼看不出，但是经完成超音波熔接后，就很明显的发现变形。其原因乃产品在熔接前，会因导熔线的存在，而较难发现产品本身各种角度、弧度与余料的累积误差，而在完成超音波熔接后，却显现成肉眼可看到的变形。解決方法：1.降低压力（压力最好在2kg 以下）。2.减少超音波熔接时间（降低强度标准）。3.增加硬化时间（至少0.8 秒以上）。 4.分析超音波上下模是否可局部调整（非必要时）。 5.分析产品变形主因，予以改善。 4.制品内部零件破坏※超音波熔接后发生产品破坏原因如下：1.超音波熔接机功率输出太
小径管对接焊接接头的相控阵超声检测 摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。 关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测 引言 相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。 一、相控阵超声检测技术 （一）相控阵超声检测技术的原理 相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。 （二）试样管的焊制 小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。 图1 焊接接头简图 （三）相控阵检测系统 1、相控阵检测仪器 本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。 2、相控阵检测探头和楔块 对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。 （四）声束覆盖范围设置 在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。 （五）相控阵检测校准设置
超声波焊接 什么是超声波焊接？ 超声波焊是一种快捷，干净，有效的装配工艺，用来装配处理热塑性朔料配件，及一些合成构件的方法。目前被运用的朔胶制品与之间的粘结，塑胶制品与金属配件的粘结及其它非塑胶材料之间的粘结！它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺是一种先进的装配技术！再说明一下,超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果超声波的优点：1，节能2，无需装备散烟散热的通风装置3，成本低,效率高4，容易实现自动化生产！ 接下来说明一下1,超声波焊接机的工作原理!超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置！！振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化，振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键，整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料!!焊接：指的是广义的将两个热塑性塑料产品熔接的过程。当超音停止振动时，
固体材料熔化，完成焊接。其接合点强度接近一整块的连生材料，只要产品的接合面设计得匹配，完全密封是绝对没有什么问题的，碟合：熔化机械锁形成一个材质不同的塑料螺栓的过程。嵌入：将一个金属无件嵌入塑料产品的预留孔内。 具有强度高，成型周期短安装快速的优点！！类似于模具设计中的嵌件！ 弯曲/生成音波将配件的一部分熔化再组成一个塑料的突起部位或塑料管或其它挤出配件。这种方式的优势在于处理的快速，较小的内压，良好的外观及对材料本性的克服。点悍点焊是对没有预留也或能源控制的两个热塑塑料组件的局部焊接。点焊也能产生一个强有力的粘合构造，尤其适合一些大型配件、有突起的塑料片或浇注的热塑塑料以及那些结构复杂、难以进入接合面的产品。剪切切和封口一些有序与无序的热塑材料的超音波工艺。用这种方法密封的边缘不开裂，且没有毛边、卷边现象。纺织品/胶片的密封纺织品品及一些胶片的密封也可用到超音波。它可对胶片实行紧压合，还可对纺织品进行整洁的局部剪切与密封。缝合的同时也起到了装饰的作用。影响超音波焊接的因素说起热塑塑料的可焊接力，不能不说到超音波压合对各种树脂的要求。其最主要的因素包括聚合物结构，熔化温度、柔韧
1 主题内容和适用范围 1.1 本通用工艺规定承压设备对接焊接接头超声波探伤的仪器、探伤人员、试块、操作及验收标准等。 1.2 本通用工艺适用于母材厚度为8～120mm的全熔化焊对接焊接接头的B级超声波探伤。 1.3 本通用工艺不适用于铸钢，奥氏体钢焊缝及外径小于159mm的钢管环向对接焊接接头、内径小于或等于200mm 的管座角焊缝，也不适用于外径小于250mm和内半径与外半径之比小于80%的纵向对接焊接接头超声波探伤。 2 引用标准 JB/T9214-1999 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法 JB/T10061-1999 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件 JB/T10062-1999 超声探伤用探头性能测试方法 JB/T 4730.3-2005 承压设备无损检测 3 检测人员 3.1 从事检测的检验人员必须掌握超声波检测的基础技术，具有足够的焊缝超声波检测经验，并掌握一定的材料、焊接基础知识。 3.2 检测人员必须经过特种设备安全监察部门考试合格后，方可操作，签发报告者必须持有超声波Ⅱ级及以上资格证书。 4 超声仪器及探头 4.1 超声仪器 使用A型显示脉冲反射式探伤仪 4.2 探头 探头推荐按表1选用 表2 采用的斜探头规格 探头型号换能器尺寸（mm）频率（MHZ） 2.5P13×13 13×13 2.5 2.5P9×9 9×9 2.5 5P8×12 8×12 5 4.3 系统性能 4.3.1 检验前应校准探伤系统。 4.3.2 灵敏度余量 系统有效灵敏度余量应大于或等于10dB 5 试块 5.1 试块采用CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA试块。 5.2 板厚为8～120mm时，选用CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA组合；板厚大于120mm时，选用CSK-ⅣA试块，CSK-ⅣA试块尺寸见表7。 5.2.1 检验曲面工件时，如探伤面曲率半径R小于等于W2/4时，（W为探头接触面宽度，环缝检测时为探头宽度，
超声波焊接的塑件设计规范 一.超声波设计准则: 1.两熔接面的最初接触面积必须减少以减少溢胶发生. 2.提供一种能使两接触面相互对位的方式,可采用插针,插 孔,阶梯或沟槽. 3.整个熔接面必须均匀一致与紧密接触,尽可能保持在同一 平面. 4.美工线:设计特性使熔接完毕后接口四周将出现0.25至 0.64mm之空隙,因为工件与工件之间的变形不易被发现. 5.避免直角转角设计,为了增加熔接强度建议咬花面设计. 二.熔接面有熔接线和剪切两种主要设计类型. 导熔线: 是在两熔接面之一上形成一条三角形凸出的材料,导 熔线的基本作用是聚集能量并且迅速把要熔接的一 面熔解,导熔线能够快速溶解到最高的熔接强度.导 熔线必须愈尖愈好,当熔接低温度熔解的塑料,导熔 线高度不可低于0.25mm,若熔接半结晶型或高熔解温 度的塑料时,导熔线高度不可低于0.5mm.
(一)基本导熔线设计观念可以运用在平头熔接面以外的熔 接面设计上去以取得额外的优点. 1.阶梯式导熔线:主要用语外观件上需要精确对位与不溢胶 上的设计.注意这种设计的壁厚要求最小尺寸为2mm. 2.沟槽式导熔线:主要是能从里外两面防止溢胶并且可能提 供对位功能,提升高度的熔合使熔接面积增加而提升熔接强度的设计,注意这况设计的壁厚要求最小尺寸为2mm.
3.十字交叉式导熔线:是一导熔线使它们相互呈垂直交叉, 能缩短熔接时间及降低熔接时所消耗的功率,且并不影响熔接强度,但是会产生高低断差以及溢胶. 4.连续沟齿状导熔线:若取得完全密合的熔接效果,建议一 方的导熔线设计采用连续沟齿状.此款设计将产生大量的溢胶.