黃治軼，王春生，賀 帥，谷曉鵬，董 娟 ，徐國(guó)成

（1. 中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司 工程技術(shù)中心工程規(guī)劃發(fā)展部，吉林 長(zhǎng)春 130000；2. 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林 長(zhǎng)春 130033；3. 吉林大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022）

1 引 言

激光焊具有焊接速度快，焊后變形小等優(yōu)勢(shì)，在軌道交通及汽車(chē)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[1-7]。搭接激光焊接頭是車(chē)體中最常使用的接頭形式，而板層接觸面處的熔寬是衡量接頭連接強(qiáng)度的重要指標(biāo)[8-10]。然而，在實(shí)際的焊接過(guò)程中，裝卡精度不夠、激光參數(shù)波動(dòng)等因素均會(huì)對(duì)激光焊接頭的熔合狀態(tài)造成影響[11-12]。因此，激光焊接頭熔寬的焊后檢測(cè)與評(píng)估非常重要。

生產(chǎn)過(guò)程中最常采用的檢測(cè)方式是破壞性檢測(cè)，該方法效率低，材料浪費(fèi)嚴(yán)重[13-14]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都致力于對(duì)激光焊接頭無(wú)損檢測(cè)的研究。超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)由于具有安全、高效以及經(jīng)濟(jì)性等多種優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注[15-16]。常用的焊縫超聲檢測(cè)方法基于脈沖回波原理，將工件浸入水中，采用高頻探頭進(jìn)行水浸式檢測(cè)，通過(guò)對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行人工分析來(lái)評(píng)價(jià)焊接質(zhì)量[17-18]，由于超聲束具有一定的尺寸，在焊縫邊緣的傳播過(guò)程存在半返半透現(xiàn)象，一般采用6 dB法對(duì)焊縫邊緣進(jìn)行判定,即當(dāng)超聲波的回波幅值為母材區(qū)回波幅值的一半時(shí)，其聲衰減度為6 dB，此時(shí)判定超聲束的中心線與焊縫邊緣重合。但是，在實(shí)際的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，采用6 dB法在點(diǎn)焊、激光焊等接頭的邊界判定中存在一定的偏差，而隨著對(duì)焊縫檢測(cè)精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)的6 dB法檢測(cè)結(jié)果已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。鑒于超聲數(shù)值模擬能夠直接觀察超聲波的傳播規(guī)律[19-22]，本文采用COMSOL Multiphysics有限元分析軟件，建立了搭接激光焊接頭的仿真模型，對(duì)焊接接頭內(nèi)部各個(gè)區(qū)域超聲波的傳播規(guī)律進(jìn)行了分析，對(duì)傳統(tǒng)6 dB法的檢測(cè)誤差形成原因進(jìn)行了分析，并形成了基于修正6 dB法的搭接激光焊接頭的熔寬評(píng)估方法，為激光焊接頭的質(zhì)量評(píng)估提供了理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)方法。

2 激光焊接頭超聲檢測(cè)仿真分析

2.1 激光焊接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為了建立符合焊接接頭實(shí)際情況的有限元分析模型，本文采用板厚組合為1 mm+2 mm的SUS301L奧氏體不銹鋼薄板制備了非熔透型激光焊搭接接頭，并對(duì)接頭的金相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。接頭形式和基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 激光焊接頭結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Structure of the laser welding joint

將激光焊接頭沿垂直于焊縫方向剖切，制備成激光焊接頭的金相樣件，以觀察激光焊接頭的宏觀形貌，其結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，激光焊接頭的熔合區(qū)邊緣為長(zhǎng)條狀的柱狀晶，而接頭中心區(qū)域晶粒細(xì)小，熔合區(qū)與母材區(qū)存在一定的組織差異，具有明顯的熔合線，熱影響區(qū)較小。雖然熔合線明顯，但是熔合線兩側(cè)的主要成分仍然為不銹鋼，聲阻抗差異較小，因此熔合線并不能成為聲學(xué)上的強(qiáng)反射界面。在熔合區(qū)外側(cè)，上下鋼板的界面明顯，鋼板與間隙中的空氣存在較大的聲阻抗差異，因此上、下鋼板的表面均為強(qiáng)反射界面。

圖2 激光焊接頭截面金相圖Fig. 2 The metallographic section of the laser welding joint

2.2 有限元模型的建立

根據(jù)激光焊接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了垂直于焊縫方向的剖面有限元分析模型，其幾何結(jié)構(gòu)及邊界條件設(shè)置如圖3所示。由圖3（a）可見(jiàn)，模型采用1 mm+2 mm的板厚組合，剖面寬度設(shè)置為10 mm。在上下層鋼板的交接處設(shè)置了寬度為W的連接區(qū)域，以模擬焊接接頭的連接寬度。根據(jù)模型的需要，寬度值W分別設(shè)置為0.5，1，1.5和2 mm。模型上表面中的S1～S5代表入射超聲束的中心位置，其中S1和S5分別為掃描起始點(diǎn)和掃描結(jié)束點(diǎn)；S2和S4分別代表左側(cè)和右側(cè)接頭邊緣掃描點(diǎn)；S3代表接頭中心位置的掃描點(diǎn)。在超聲檢測(cè)模擬時(shí)，超聲束中心由S1向S5逐步移動(dòng)，步距設(shè)置為0.04 mm。

圖3 激光焊接頭的截面模型。（a）結(jié)構(gòu)及尺寸；（b）求解域設(shè)置Fig. 3 Section model of the laser welding joint. (a) Structure and dimensions; (b) solution domain setting

由圖3（b）可見(jiàn)，求解域分成A、B兩部分，分別代表兩層不銹鋼板。雖然模型寬度設(shè)置為10 mm，但是實(shí)際接頭尺寸遠(yuǎn)大于10 mm，求解域中的邊界2，5，8，9是為了簡(jiǎn)化計(jì)算而設(shè)置的人工截?cái)噙吔纾虼藢⑵湓O(shè)置為阻尼邊界，其對(duì)超聲束具有吸收作用。而邊界1，3，4，6，7，10則為鋼板的外表面，設(shè)置為對(duì)超聲波全反射界面。

圖4 超聲激勵(lì)信號(hào)模型Fig. 4 Ultrasonic excitation signal model

在上板上表面施加超聲激勵(lì)信號(hào)，以模擬探頭發(fā)出的超聲波信號(hào)。激勵(lì)信號(hào)采用2.5周期的正弦波疊加高斯窗，中心頻率設(shè)置為15 MHz，其波形如圖4所示。激勵(lì)信號(hào)施加到求解域的邊界1上，寬度為1 mm。根據(jù)超聲波在不銹鋼中的聲速，求出超聲波在不銹鋼中的波長(zhǎng)為0.42 mm。由于超聲波波長(zhǎng)遠(yuǎn)高于焊接接頭中的晶粒尺寸，因此在處理波動(dòng)問(wèn)題時(shí)，并不在模型中設(shè)置熔合線、晶界等界面。為了兼顧運(yùn)算精度及速度，單元網(wǎng)格最大尺寸一般控制在最小波長(zhǎng)的1/10～1/5之間。本模型采用三角形單元?jiǎng)澐?，網(wǎng)格最大尺寸為0.05 mm，網(wǎng)格模型如圖5所示。模型總的單元數(shù)為20 586，自由度數(shù)目為41 769。根據(jù)不銹鋼的材料參數(shù)，將楊氏模量E設(shè)置為2.1 × 1011Pa，泊松比設(shè)置為0.33，材料密度ρ設(shè)置為7 850 kg/m3。采用迭代法進(jìn)行求解計(jì)算，時(shí)間步長(zhǎng)為0.001 μs，總的目標(biāo)求解時(shí)間為2.5 μs。

圖5 網(wǎng)格劃分Fig. 5 Mesh generation

2.3 仿真結(jié)果分析

2.3.1 焊接接頭各區(qū)域的超聲傳播狀態(tài)分析

當(dāng)超聲波在連接寬度為1 mm的激光焊接頭的母材區(qū)入射時(shí)，其超聲場(chǎng)分布如圖6（彩圖見(jiàn)期刊電子版）所示。由圖6可見(jiàn)，當(dāng)探頭發(fā)射超聲波后，超聲波束向著與邊界1垂直的方向傳播，并在0.16 μs時(shí)到達(dá)上層鋼板的下表面。由于在母材區(qū)，上下鋼板具有明顯間隙，超聲波在上層鋼板的下表面完全反射，反射波在0.32 μs時(shí)回到上層鋼板的上表面。根據(jù)超聲波在鋼板中的傳播速度，當(dāng)鋼板的板厚為1 mm時(shí)，15 MHz的超聲波的傳播時(shí)間為0.158 μs。仿真分析結(jié)果基本符合超聲波的傳播規(guī)律。在0.32 μs之后，超聲波在上層鋼板的上下表面發(fā)生多次反射，且由于超聲波的反射和衰減作用，使聲場(chǎng)強(qiáng)度逐漸降低。

圖6 母材區(qū)的超聲場(chǎng)分布。（a） t=0.02 μs；（b） t=0.16 μs；（c） t=0.32 μs；（d） t=0.48 μsFig. 6 Ultrasonic distributions at the base metal zone. (a) t=0.02 μs; (b) t=0.16 μs; (c) t=0.32 μs; (d) t=0.48 μs

當(dāng)超聲波在母材與接頭之間的過(guò)渡區(qū)入射時(shí)，其超聲場(chǎng)分布如圖7所示。超聲波在0.16 μs時(shí)到達(dá)上層鋼板的下表面，這與母材區(qū)的入射情況一致。由于超聲波束具有一定的尺寸，與母材區(qū)接觸的部分超聲波在當(dāng)前位置反射，而另一部分與熔合區(qū)接觸的超聲波則繼續(xù)向下層鋼板傳播，并在0.48 μs到達(dá)下層鋼板的底面。值得注意的是，當(dāng)超聲波到達(dá)熔合區(qū)邊緣時(shí)，聲波在熔合區(qū)邊緣處產(chǎn)生了尖端衍射，衍射波以熔合尖端為圓心向四周傳播，對(duì)入射波和反射波均造成了一定影響。

當(dāng)超聲波在焊接接頭的熔合區(qū)入射時(shí)，其超聲場(chǎng)分布如圖8所示。在0.16 μs時(shí)超聲波束到達(dá)上板底面，由于熔合區(qū)的上下鋼板并無(wú)聲阻抗差異大的界面，因此超聲波束穿透焊縫金屬，進(jìn)入下層鋼板。超聲波束在0.48 μs時(shí)到達(dá)下層鋼板的下表面并被鋼板的下表面反射。由于超聲波束在傳播過(guò)程中寬度逐漸增加，在從下層鋼板返回上層鋼板時(shí)，在熔合區(qū)外的超聲束被接觸面反射，在熔合區(qū)內(nèi)的超聲束通過(guò)焊接接頭，因此，返回上層鋼板的超聲波束強(qiáng)度降低。 為了分析超聲回波信號(hào)在不同連接區(qū)域的變化情況，提取了探頭位于不同連接區(qū)時(shí)，接收到的超聲A掃描信號(hào)，其結(jié)果如圖9所示。由圖9（a）可見(jiàn)，當(dāng)探頭位于母材區(qū)時(shí)，超聲探頭接收到兩次從上板底面反射的回波，其回波的波形與入射波的波形基本一致，而幅值則逐漸降低，可見(jiàn)探頭在母材區(qū)發(fā)射的超聲波在工件中的傳播過(guò)程不受焊縫影響，僅在上層鋼板的表面發(fā)生鏡面反射，超聲波束的形狀和方向均保持不變。

當(dāng)超聲探頭位于接頭邊緣的過(guò)渡區(qū)時(shí)，超聲A掃描信號(hào)如圖9（b）所示，其上板底面的一次回波U1和二次回波U2出現(xiàn)的時(shí)間與母材區(qū)一致，但是幅值較母材區(qū)域低。這是由于部分超聲束穿透焊接接頭向下傳播，導(dǎo)致超聲束在上板底面的反射面積減小。在0.96 μs時(shí)，探頭接收到了從下層鋼板底面?zhèn)骰氐囊淮位夭↙1，其聲程為上板底面回波U1的3倍。由超聲波的一般反射規(guī)律可知，當(dāng)其他邊界條件相同時(shí)，超聲波的反射回波強(qiáng)度與反射面積成正比，因此可以通過(guò)6 dB法判定焊縫邊界。而從圖9（a）和圖9（b）可知，雖然超聲波在過(guò)渡區(qū)的反射面積僅為母材區(qū)反射面積的一半，但是其上板底面的一次回波強(qiáng)度由5.8下降到2.66，其衰減度為6.77 dB，與傳統(tǒng)的6 dB法具有一定差異。這是因?yàn)樵谌酆蠀^(qū)邊緣發(fā)生了尖端衍射，而衍射波作用到上板底面的反射波上，使反射波發(fā)生了輕微的偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致探頭接收到的一次回波U1的幅值略低，這種偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象在圖7（c）和圖7（d）的有限元分析結(jié)果中可以明確觀測(cè)到。由此可見(jiàn)，在檢測(cè)過(guò)程中使用6 dB法確定的焊縫尺寸會(huì)略大于實(shí)際值，而采用6.77 dB的衰減度，則能準(zhǔn)確定位焊縫邊界。

圖7 過(guò)渡區(qū)的超聲場(chǎng)分布。（a） t=0.02 μs；（b） t=0.16 μs；（c） t=0.32 μs；（d） t=0.48 μsFig. 7 Ultrasonic distribution in the transitional zone. (a) t=0.02 μs; (b) t=0.16 μs; (c) t=0.32 μs; (d) t=0.48 μs

圖8 熔合區(qū)的超聲場(chǎng)分布。（a） t=0.02 μs；（b） t=0.16 μs；（c） t=0.48 μs；（d） t=0.8 μs；（e） t=0.88 μs；（f） t=0.96 μsFig. 8 Ultrasonic distribution in the fusion zone. (a) t=0.02 μs; (b) t=0.16 μs; (c) t=0.48 μs; (d) t=0.8 μs;(e) t=0.88 μs; (f) t=0.96 μs

圖9 接頭不同區(qū)域的超聲A掃描信號(hào)。（a）母材區(qū)；（b）過(guò)渡區(qū)；（c）熔合區(qū)Fig. 9 Ultrasonic A-scan echoes from different connection zones. (a) Base metal zone; (b) transitional zone;(c) fusion zone

當(dāng)超聲探頭位于焊接接頭的熔合區(qū)時(shí)，超聲A掃描信號(hào)如圖9（c）所示。圖中上板底面回波U1和U2均消失，僅在0.96 μs時(shí)出現(xiàn)了下板底面的一次回波。這是因?yàn)樵谌酆蠀^(qū)，上、下鋼板之間的界面消失，因此超聲波束完全進(jìn)入下層鋼板，在上板底面不再發(fā)生反射。另外，在0.36 μs和1.3 μs時(shí)均出現(xiàn)了信號(hào)波動(dòng)D1和D2，這是探頭接收到的接頭邊緣的尖端衍射波。其中，D1信號(hào)波動(dòng)非常微弱，這表明第一次尖端衍射波的信號(hào)很弱。在0.96 μs以后，超聲波發(fā)生二次入射時(shí)，聲束的擴(kuò)散導(dǎo)致二次入射波的聲束較寬，因此在接頭邊緣的二次尖端衍射波能量更強(qiáng)，使D2信號(hào)的幅值略高。

由以上分析可見(jiàn)，當(dāng)超聲波束在寬度為1 mm的激光焊縫的不同區(qū)域入射時(shí)，一次回波幅值U1具有明顯的變化，當(dāng)超聲波束的中心位置與焊縫邊緣重合時(shí)，一次回波U1的衰減度為6.77 dB，因此，根據(jù)一次回波幅值可以對(duì)焊接接頭的熔寬進(jìn)行評(píng)估。

2.3.2 不同尺寸焊接接頭的超聲傳播狀態(tài)分析

為了分析超聲波對(duì)不同尺寸接頭的分辨率，將有限元分析模型中的接頭連接寬度分別設(shè)置為0.5、1、1.5和2 mm，并將超聲波激勵(lì)信號(hào)以0.02 mm的步長(zhǎng)從母材區(qū)向熔合區(qū)逐步移動(dòng)，在每個(gè)步進(jìn)點(diǎn)發(fā)射和接收超聲回波信號(hào)。將超聲A掃描信號(hào)中的一次回波U1的幅值作為特征值，形成接頭橫斷面上的一次回波幅值變化圖，其結(jié)果如圖10(a)所示。

圖10 不同尺寸接頭超聲A掃描信號(hào)一次回波變化規(guī)律。（a）不同熔寬尺寸接頭U1幅值變化規(guī)律；（b）不同上板板厚U1衰減度變化規(guī)律Fig. 10 The change regularity of an ultrasonic A scan echoes at different joint dimensions. (a) U1 amplitude changes with different joint widths; (b) U1 attenuation degree changes with different upper plate thickness

由圖10(a)可見(jiàn)，當(dāng)焊接接頭寬度為2 mm時(shí)，一次回波幅值在焊接接頭橫斷面上呈現(xiàn)U字形，接頭兩端母材區(qū)的幅值約為5.5，且在焊接接頭兩端±1.5 mm處開(kāi)始下降，這是由于寬度為1 mm的超聲波束在此處首次移入到焊接接頭邊緣，超聲波束部分入射到接頭中。在焊接接頭的中心區(qū)域，一次回波幅值接近于零?；夭ǚ翟诤附咏宇^兩端的±1 mm處下降到2.66；當(dāng)焊接接頭尺寸為1.5 mm和1 mm時(shí)，一次回波幅值依然呈現(xiàn)U字形，回波幅值分別在接頭兩端的±0.75 mm和±0.5 mm處下降到2.66；當(dāng)焊接接頭尺寸為0.5 mm時(shí)，一次回波幅值呈現(xiàn)V字形，但是回波幅值在±0.25處下降到2.66。這表明采用6.77 dB的衰減度在接頭寬度為0.5～2 mm的變化范圍內(nèi)均能較為精確地反應(yīng)出焊接接頭的尺寸。

由以上分析可見(jiàn)，對(duì)于搭接半熔透的激光焊接頭，采用6.77 dB作為閾值對(duì)傳統(tǒng)的6 dB法進(jìn)行修正，可以提高焊接接頭的尺寸分辨準(zhǔn)確度。

為了分析板厚對(duì)一次回波幅值U1的影響，有限元分析模型中接頭上板厚度設(shè)置為1～5 mm（以0.5 mm為步長(zhǎng)），接頭連接寬度均設(shè)置為1 mm。在母材區(qū)和接頭邊緣分別發(fā)射和接收超聲回波信號(hào)，提取一次回波U1的幅值，計(jì)算一次回波幅值的衰減度，其變化趨勢(shì)如圖10（b）所示。

由圖10（b）可見(jiàn)，當(dāng)上板板厚增加時(shí)，接頭邊緣一次回波U1的衰減度具有明顯的下降趨勢(shì)。當(dāng)上板板厚達(dá)到5 mm時(shí)，U1的衰減度已經(jīng)趨向于6.1 dB。這表明隨著上板板厚增加，在接頭邊緣產(chǎn)生的衍射波對(duì)一次回波的影響減小。這是因?yàn)殡S著上板板厚增加，衍射波聲程也相應(yīng)增加，衰減作用的影響更為明顯。同時(shí)，由于衍射波具有一定的偏轉(zhuǎn)，隨著聲程的增加，衍射波逐漸偏離探頭的接收范圍。因此，采用修正6 dB法定量測(cè)量接頭熔寬時(shí)，其修正值需要根據(jù)上板板厚進(jìn)行調(diào)整。

3 激光焊接頭超聲檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證修正6 dB法在實(shí)際激光焊接頭中的尺寸測(cè)量精度，選用15 MHz的高頻聚焦探頭對(duì)不同尺寸的激光焊接頭進(jìn)行垂直于焊縫方向的掃描檢測(cè)，掃描步距為0.02 mm，超聲探頭在每個(gè)掃描點(diǎn)發(fā)射和接收超聲A掃描信號(hào)，提取截面上各個(gè)不同區(qū)域的超聲A掃描檢測(cè)信號(hào)，其結(jié)果如圖11（彩圖見(jiàn)期刊電子版）所示。

由圖11（a）可見(jiàn)，當(dāng)超聲波在母材區(qū)域入射時(shí)，其一次回波在0.32 μs時(shí)被超聲探頭接收，二次回波與多次回波之間間隔均為0.32 μs，說(shuō)明在母材區(qū)接收到的回波均為上板底面的多次反射波。而當(dāng)超聲波在靠近母材側(cè)的過(guò)渡區(qū)入射時(shí)，如圖11（b）所示，其一次回波的幅值降低，并且在0.96 μs處出現(xiàn)了下板底面的一次回波。隨著超聲波入射位置向接頭區(qū)域移動(dòng)，上板底面的一次回波幅值持續(xù)降低，而下板底面的一次回波幅值上升，如圖11（c）所示，上板底面的一次回波幅值已經(jīng)降低到了噪聲水平。而當(dāng)超聲束完全移動(dòng)到接頭區(qū)時(shí)，上板底面的一次回波消失，而下板底面一次回波上升到峰值。由以上分析可見(jiàn)，超聲波在不同區(qū)域的回波情況與有限元分析結(jié)果基本一致。

圖11 激光焊接頭各區(qū)域超聲A掃描信號(hào)。（a）母材區(qū)；（b）母材側(cè)過(guò)渡區(qū)；（c）焊縫側(cè)過(guò)渡區(qū)；（d）焊縫連接區(qū)Fig. 11 Ultrasonic A-scan echoes from different zones of laser welding joints. (a) Base metal zone; (b) transition zone at the base metal side; (c) transition zone at the joint side; (d) fusion zone

以上板底面一次回波幅值U1為特征值，形成激光焊接頭截面上超聲回波特征值變化曲線，其結(jié)果如圖12所示。由圖12可見(jiàn)，上板底面一次回波的幅值呈現(xiàn)兩側(cè)高，中間低的U形特征，與有限元分析的結(jié)果基本一致。

圖12 激光焊接頭連接狀態(tài)表征曲線。 (a) 特征量選??；(b) 特征量變化規(guī)律Fig. 12 Characteristic curve of the connection status of laser welding joints. (a) Characteristic parameter selection; (b) change regulation of the characteristic parameter

采用修正6 dB法測(cè)量36組激光焊接頭的熔寬，并與金相截面上測(cè)量的熔寬進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如圖13所示。當(dāng)激光焊接頭熔寬在0.7～2.3 mm范圍內(nèi)變化時(shí)，與金相截面的測(cè)量結(jié)果相比，傳統(tǒng)6 dB法測(cè)量的激光焊接頭熔寬均偏大，而基于修正6 dB法的測(cè)量結(jié)果則較為準(zhǔn)確。

圖13 激光焊接頭熔寬測(cè)量結(jié)果。（a）修正6 dB法、傳統(tǒng)6 dB法和金相測(cè)量結(jié)果對(duì)比；（b）修正6 dB法的誤差分布Fig. 13 Results of joint width measured by different methods. (a) Comparison of detection results of the modified 6 dB method, traditional 6 dB method and metallographic section; (b) error distribution of modified 6 dB method

4 結(jié) 論

激光焊接頭各個(gè)連接區(qū)域的超聲波傳播過(guò)程仿真結(jié)果表明，在超聲波A掃描信號(hào)中，上板底面一次回波U1的幅值對(duì)接頭各個(gè)區(qū)域的連接狀態(tài)較為敏感；采用U1的幅值作為特征值，能夠有效地區(qū)分出焊接接頭的母材區(qū)、過(guò)渡區(qū)和熔合區(qū)；由于接頭邊緣的尖端衍射效應(yīng)，U1在接頭邊緣的衰減度為6.77 dB。

不同連接尺寸的激光焊接頭內(nèi)部超聲波傳播過(guò)程的的仿真結(jié)果表明，當(dāng)上板板厚為1 mm時(shí)，基于接頭邊緣的6.77 dB的衰減度，可以較為準(zhǔn)確地識(shí)別出不同尺寸的激光焊接頭的熔寬。當(dāng)上板板厚在1～5 mm之間變化時(shí)，接頭邊緣的衰減度從6.77 dB下降到6.1 dB，根據(jù)衰減度變化曲線可以將傳統(tǒng)6 dB法進(jìn)行修正，對(duì)激光焊接頭的熔寬進(jìn)行精確評(píng)估。

不同激光焊接頭的金相測(cè)量尺寸與超聲檢測(cè)尺寸對(duì)比表明，修正后的6 dB法在尺寸范圍為0.7～2.3 mm的激光焊接頭熔寬測(cè)量結(jié)果與金相測(cè)量結(jié)果吻合良好，表明本研究所建立的修正6 dB法具有較好的精度，為工程應(yīng)用條件下激光搭接焊接頭超聲波檢測(cè)熔寬提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐方法。