Page 49 - 无损检测2024年第九期

吴振成，等：

铝合金 FSW 接头未焊透及弱结合缺陷的检测分析

图 8 1 法兰射线检测底片
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图 9 5 法兰焊缝射线检测底片
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陷长度可能较相控阵超声的结果略短。即，相控阵
超声能够更好地对缺陷进行定量表征，方便地检测
出缺陷深度并给出缺陷当量尺寸。
2.3 显微组织分析
根据无损检测结果，将发现超标缺陷的1 法兰
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图 6 相控阵超声现场检测及检测结果 和5 法兰从型号产品上割除（不破坏焊缝），法兰外
表2 焊缝的相控阵超声检测结果 圈向外侧延伸250~300 mm，选取不同埋深和尺寸
的缺陷进行局部取样开展金相显微组织分析，得到
埋深 长度 测量误差
缺陷序号 幅度
/mm /mm /mm 的缺陷形貌如图10所示。
1 3.89 ϕ0.8 mm+14.4 dB 305.0 ±1 根据所截取的搅拌摩擦焊焊缝接头的截面形貌，
2 3.51 ϕ0.8 mm+7.6 dB 302.5 ±1
可以发现截取的6处不同位置的焊缝接头的组织形貌
3 3.51 ϕ0.8 mm+11.9 dB 308.0 ±1
均存在根部缺陷，总体缺陷开口宽度不大于80 μm，
4 3.89 ϕ0.8 mm+11.5 dB 156.0 ±1
深度不大于271 μm， 测量得到的缺陷信息如表3所示。
5 3.53 ϕ0.8 mm+13.5 dB 55.5 ±1
2.4 缺陷类型及成因分析
6 3.58 ϕ0.8 mm+7.5 dB 58.0 ±1
由标准QJ 20043—2011《铝合金中厚板搅拌摩
擦焊技术要求》可知，根部弱结合为在焊缝根部塑
性变形区域产生的被连接材料间紧密接触但未形成
有效结合的焊接缺陷。根部弱结合与未焊透常伴随
存在于搅拌摩擦焊接头根部区域，如图11所示。对
微观形貌进行比对分析，可以看出1 ，3 ，5 的缺陷
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相似，比较符合未焊透缺陷特征；2 ，4 ，6 的缺陷相
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似，比较符合根部弱结合特征。
未焊透缺陷是指搅拌摩擦焊接过程中母材金属
没有完全进入接头根部造成的缺陷。该缺陷的主要
产生原因是：搅拌针长度与焊接板厚度不匹配，以及
顶端力和工艺参数偏小造成产热不足。
图 7 缺陷分布示意 弱结合缺陷是搅拌摩擦焊的焊接工艺参数选择
色渗透仅能检测出表面开口缺陷，无法有效检出未 不当，使得焊缝中的热输入量不足，焊缝中的材料流
开口缺陷，缺陷两端存在非开口延伸的可能，所以缺 动不充分，部分材料只是由于塑性变形而紧贴在一
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测