ICS29.120.99

CCSK14

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CMIFXXXX—XXXX

電觸頭組件焊接質(zhì)量超聲波檢測(cè)方法

Ultrasonicinspectionmethodforsolderjointqualityofelectricalcontactcomponents

（征求意見稿）

(在提交反饋意見時(shí),請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上)

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布

T/CMIFXXXX—XXXX

電觸頭組件焊接質(zhì)量超聲波檢測(cè)方法

1范圍

本文件規(guī)定了電觸頭組件焊接質(zhì)量的超聲波的檢測(cè)原理、儀器設(shè)備、樣品、檢測(cè)步驟、準(zhǔn)確度和

試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于電觸頭組件焊接質(zhì)量的超聲檢測(cè)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

GB/T11259超聲波檢驗(yàn)用鋼對(duì)比試塊的制作與校驗(yàn)方法

GB/T12604.1無損檢測(cè)術(shù)語超聲檢測(cè)

GB/T27664.1無損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第1部分:儀器

GB/T27664.3無損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第3部分：組合設(shè)備

JJG746—2004超聲探傷儀檢定規(guī)程

3術(shù)語和定義

GB/T12604.1界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

C掃描C-scan

探頭在垂直于聲束方向的水平面移動(dòng)檢測(cè)預(yù)置范圍內(nèi)的焊接質(zhì)量的掃描方法。

3.2

焦距focallength

超聲波聚焦聲斑最小時(shí)，超聲波在水中通過的距離。

3.3

名義焦距nominalfocallength

根據(jù)待測(cè)樣品的厚度和聲速換算出的超聲波在水中的距離。

注：超聲波探頭焦距大于名義焦距時(shí)，才能保證在電觸頭材料底面實(shí)現(xiàn)對(duì)焦，以完成C掃描而不發(fā)生碰撞。

3.4

飛行時(shí)間flighttime

超聲波在材料中傳播一定距離所需要的時(shí)間。

3.5

觸發(fā)門triggergate

在上表面回波理論飛行時(shí)間前后選擇的區(qū)間范圍值。

3.6

數(shù)據(jù)門datagate

在焊接面回波理論飛行時(shí)間前后選擇的區(qū)間范圍值。

3.7

閾值threshold

判定反射回波是否屬于缺陷的強(qiáng)度值。

3.8

釬著率（焊合率）brazedrate

實(shí)際焊接結(jié)合的面積與理論總焊接面積的比值。

1

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3.9

半波法(-6dB法)halfwavemethod(-6dBdropmethod)

以最大缺陷回波為基準(zhǔn)，將缺陷回波信號(hào)達(dá)到其一半(-6dB)以上的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的面積視作缺陷，

計(jì)算缺陷面積的方法。

4檢測(cè)原理

超聲波探頭產(chǎn)生超聲波脈沖（縱波），通過耦合介質(zhì)（水）到達(dá)被測(cè)電觸頭組件。由于物質(zhì)聲阻

的不同，在不同物質(zhì)的交界處產(chǎn)生反射回波和透射波。超聲波探頭接收反射回波，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

計(jì)算機(jī)處理電信號(hào)，顯示為波形或圖像。通過數(shù)據(jù)和圖像分析，檢測(cè)評(píng)估電觸頭組件的焊接質(zhì)量。超

聲檢測(cè)原理如圖1所示。

超聲探頭

電觸頭

焊接界面

掃描軌跡

焊接支撐

電觸頭焊接焊接支撐

上表面界面下表面

（a）超聲檢測(cè)電觸頭組件（b）反射回波波形（c）全面掃描得到圖像

圖1超聲檢測(cè)原理

5儀器設(shè)備

5.1超聲波檢測(cè)裝置的性能指標(biāo)應(yīng)符合附錄A的要求并提供證明文件，性能的測(cè)試方法按GB/T

27664.1的規(guī)定。

5.2使用的超聲檢測(cè)設(shè)備應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)試塊中的參考缺陷進(jìn)行校準(zhǔn)，檢測(cè)結(jié)果與參考缺陷的偏差應(yīng)不大

于3%。在使用期限內(nèi)，應(yīng)每隔12個(gè)月對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。

5.3設(shè)備維修或更換關(guān)鍵部件后應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。

5.4標(biāo)準(zhǔn)試塊的制作和校驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T11259的規(guī)定。

5.5超聲波檢測(cè)裝置的系統(tǒng)檢驗(yàn)應(yīng)符合GB/T27664.3的規(guī)定。

5.6使用超聲波檢測(cè)裝置對(duì)焊接電觸頭組件進(jìn)行檢測(cè)前，宜先根據(jù)被測(cè)組件的尺寸和材質(zhì)選擇適宜的

探頭類型/參數(shù)。探頭的選擇見附錄B。裝配適宜的探頭后，正式檢測(cè)前，宜使用標(biāo)準(zhǔn)試塊對(duì)探頭進(jìn)行

校準(zhǔn)，以修正檢測(cè)能力的偏移。

5.7在探頭完成對(duì)待檢測(cè)的焊接電觸頭組件對(duì)焦后，水槽中的水位宜高于探頭下表面20mm以上。

5.8正式掃描前核查運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)確保不會(huì)發(fā)生碰撞。宜在設(shè)備中增加安全防護(hù)模塊以保證設(shè)備和操

作人員的安全。

6樣品

6.1樣品（電觸頭組件）的工作面應(yīng)為平面或弧度R不低于25mm的弧面。

注：R越大檢測(cè)結(jié)果可靠性越高，R較小時(shí)可能會(huì)因?yàn)楹穸鹊牟町愂箳呙鑵^(qū)域小于實(shí)際焊接面積。

6.2易吸水的電觸頭組件（如粉末燒結(jié)法制備的AgC觸點(diǎn)）應(yīng)在干燥狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，如不能確定是

否干燥，應(yīng)在105℃~120℃下烘干。檢測(cè)耗時(shí)較長時(shí)應(yīng)采用石蠟或凡士林等做表面封閉處理。

6.3電觸頭材料均勻性和吸水性對(duì)結(jié)果的影響見附錄C。

7檢驗(yàn)步驟

7.1通用要求

2

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7.1.1使用水浸式超聲波檢測(cè)裝置檢測(cè)焊接電觸頭組件時(shí)，被檢零件的焊接界面應(yīng)垂直于聲束軸線。

7.1.2樣品工作面為平面的電觸頭組件，宜直接從工作面進(jìn)行檢測(cè)。

7.1.3樣品工作面或/和焊接面有壓花等形狀特征時(shí)，表面的形狀特征會(huì)對(duì)超聲波聲束造成散射等影

響，超聲波檢測(cè)前宜進(jìn)行均勻性計(jì)算。

7.1.4樣品工作面為弧面以及樣品工作面或/和焊接面有壓花等形狀特征時(shí)，如果焊接支撐合適，應(yīng)

選擇從支撐的背面進(jìn)行超聲波檢測(cè)。

7.2未焊接電觸頭的掃描

7.2.1粗搜底面回波信號(hào)，核算聲速和焦距。將待測(cè)樣品浸入水中，去除表面附著的氣泡。水平移動(dòng)

（X，Y方向）探頭，對(duì)準(zhǔn)未焊接電觸頭中心區(qū)域。豎直移動(dòng)（Z方向）探頭，直至出現(xiàn)上表面和下底

面兩個(gè)信號(hào)，且下底面信號(hào)強(qiáng)度明顯大于背景隨機(jī)信號(hào)。分別記錄上表面信號(hào)和下底面信號(hào)的飛行時(shí)

間，按公式（1）計(jì)算聲速：

m=×2/··························································(1)

式中：????lower??upper?

Cm——材料聲速，m/s；

H——被測(cè)電觸頭厚度，m；

Tlower——下底面信號(hào)的飛行時(shí)間，s；

Tupper——上表面信號(hào)的飛行時(shí)間,s。

使用實(shí)測(cè)的材料聲速Cm，核算探頭焦距的方法見附錄B。如果探頭焦距小于名義焦距，則應(yīng)更換焦

距更長的探頭，然后重新執(zhí)行探頭校準(zhǔn)和檢測(cè)步驟。

7.2.2將探頭移動(dòng)至觸點(diǎn)正上方，調(diào)節(jié)探頭Z向高度，使觸點(diǎn)上表面A掃信號(hào)位于觸發(fā)門內(nèi)。觸發(fā)門

的高度應(yīng)低于上表面波高度的50%，噪聲的高度低于觸發(fā)門值的50%。

7.2.3精對(duì)焦。調(diào)節(jié)探頭Z向高度，使焊接面A掃描信號(hào)幅值達(dá)到最高；調(diào)節(jié)增益，使信號(hào)最高幅值

達(dá)到滿屏的60%~80%；調(diào)整數(shù)據(jù)門位置及寬度，使數(shù)據(jù)門內(nèi)僅有焊接面信號(hào)，避免C掃描圖像中出現(xiàn)

干擾釬著率計(jì)算的信號(hào)顯示；調(diào)節(jié)觸發(fā)門高度，使其達(dá)到滿屏的10%~20%，以保證檢測(cè)面內(nèi)所有數(shù)據(jù)

都能有效記錄。

7.2.4設(shè)置量程。精對(duì)焦后，對(duì)焊點(diǎn)中心區(qū)域取5個(gè)位置，分別記錄底面信號(hào)幅值占滿屏的百分比

x1、x2、x3………x5，取其平均值記為為；計(jì)算3個(gè)或以上未焊觸點(diǎn)的底面信號(hào)幅值占滿屏的百分

比的均值,,…平均值記為x?；根據(jù)ΔdB=20lg(滿屏量程/?)，計(jì)算結(jié)果四舍五入取整；在現(xiàn)

有增益的基礎(chǔ)上提高ΔdB，以此作為增益，此時(shí)底面回波信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到滿屏，為未焊接電觸頭材料的??

???

超聲波檢測(cè)量程。當(dāng)使用的設(shè)備具備自動(dòng)計(jì)算所選區(qū)域平均信號(hào)能量功能時(shí)，可直接使用多個(gè)未焊接?????

電觸頭的中心區(qū)域平均能量作為量程。

7.2.5設(shè)置掃描分辨率。C掃描時(shí)記錄的每個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的尺寸決定了掃描圖像的分辨率。分辨率

越高，記錄的信號(hào)點(diǎn)越多，步進(jìn)距離越小，圖像清晰度越高，但對(duì)設(shè)備要求也越高，掃描速率可能會(huì)

減慢。

7.2.6以當(dāng)前對(duì)焦高度對(duì)工件進(jìn)行全面積掃描得到C掃描圖像。

7.3掃描參數(shù)精調(diào)

7.3.1選擇與待測(cè)焊接電觸頭組件相同的刻意焊接不良的缺陷較多樣品。

7.3.2使用根據(jù)7.2得到的參數(shù)對(duì)焊接不良的樣品進(jìn)行預(yù)掃描，在所得的C掃描圖像中，選擇靠近中

心且信號(hào)最強(qiáng)的面狀缺陷，將探頭移至此位置。

7.3.3按7.2.3和7.2.4對(duì)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行精調(diào)。

7.3.4以此參數(shù)對(duì)正常焊接的電觸頭組件進(jìn)行全面積掃描得到C掃描圖像。

7.4確定最終檢測(cè)處方

7.4.1對(duì)結(jié)果圖像上的缺陷信號(hào)進(jìn)行檢查，檢測(cè)方法見附錄D。

7.4.2設(shè)置(缺陷判定)閾值，計(jì)算釬著率。閾值(缺陷判定)宜采用半波法（-6dB）確定，即閾值為

50%量程（缺陷信號(hào)最大強(qiáng)度）。特殊情況下閾值設(shè)置方法見附錄E。

7.4.3采用二值化法計(jì)算釬著率，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可使用加權(quán)平衡法或其他針對(duì)特定缺陷類型更適

3

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宜的計(jì)算方法。

7.4.4記錄最終的焦面飛行時(shí)間、觸發(fā)門位置、觸發(fā)門高度、數(shù)據(jù)門位置、數(shù)據(jù)門高度量程和閾值等

信息，保存為對(duì)應(yīng)焊接電觸頭組件的標(biāo)準(zhǔn)處方，用于量產(chǎn)焊接電觸頭組件的檢測(cè)。

7.5待測(cè)焊接電觸頭組件的檢測(cè)和分析

7.5.1使用7.4.4中保存的處方，對(duì)待測(cè)焊接電觸頭組件進(jìn)行檢測(cè)和分析。

7.5.2對(duì)未進(jìn)行過超聲波檢測(cè)的電觸頭組件的參數(shù)確定過程及批量掃描過程示意圖見附錄F。

7.6批量檢測(cè)

7.6.1產(chǎn)線上對(duì)同一款已設(shè)定好超聲波檢測(cè)處方的焊接電觸頭組件，可通過軟件系統(tǒng)和定位工裝的配

合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批量掃描分析和判定。

7.6.2要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批量掃描分析和判定這一功能，需要超聲波檢測(cè)裝置具備定位存儲(chǔ)的能力，確保任

何時(shí)候相同型號(hào)的被檢測(cè)的電觸頭組件始終處在相同位置。

7.6.3批量檢測(cè)的流程示意圖見附錄G。

8準(zhǔn)確度

8.1超聲波檢測(cè)釬著率的結(jié)果準(zhǔn)確度受缺陷形貌、電觸頭材料類型、參數(shù)設(shè)置的合理性以及計(jì)算方法

與缺陷類型的匹配程度等因素影響，此外還應(yīng)充分考慮樣品的吸水性、表面粗糙度和材料內(nèi)部均勻性

等方面的影響。

8.2當(dāng)供需雙方對(duì)超聲波檢測(cè)結(jié)果存在爭(zhēng)議時(shí)，宜選擇腐蝕法或者金相法進(jìn)行仲裁。

9試驗(yàn)報(bào)告

檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：

a)被測(cè)焊接電觸頭組件信息(包括電觸頭組件零件號(hào)、材質(zhì)、尺寸、供應(yīng)商和成型工藝等)；

b)檢測(cè)地點(diǎn)、檢測(cè)人員和檢測(cè)日期；

c)超聲檢測(cè)設(shè)備制造商、機(jī)型和編號(hào)；

d)探頭參數(shù)(包括制造商、類型、標(biāo)稱頻率、晶片尺寸和焦距等信息)；

e)所使用的超聲波檢測(cè)處方編號(hào)；

f)掃描方式、分辨率和掃描路徑示意圖等(如適用)；

g)檢測(cè)結(jié)果(合格與否，釬著率要求和實(shí)際檢測(cè)數(shù)值)；

h)本文件的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。

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A

A

附錄A

（規(guī)范性）

超聲波檢測(cè)裝置的性能指標(biāo)

A.1計(jì)量性能要求

超聲波檢測(cè)裝置計(jì)量性能應(yīng)符合表A.1規(guī)定。

表A.1超聲波檢測(cè)裝置計(jì)量性能

序號(hào)指標(biāo)檢測(cè)方法參照標(biāo)準(zhǔn)

1水平線性誤差JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.1節(jié)

2衰減器技術(shù)要求JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.2節(jié)

3垂直線性誤差JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.3節(jié)

4動(dòng)態(tài)范圍JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.4節(jié)

5電噪聲水平JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.5節(jié)

6最大使用靈敏度JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.6節(jié)

7探傷靈敏度余量JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.7節(jié)

8掃描范圍JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.8節(jié)

9分辨力JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第4.9節(jié)

A.2通用技術(shù)要求

超聲波檢測(cè)裝置通用技術(shù)應(yīng)符合表A.2規(guī)定。

表A.2超聲波檢測(cè)裝置通用技術(shù)要求

序號(hào)指標(biāo)檢測(cè)方法參照標(biāo)準(zhǔn)

1外觀JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第5.1節(jié)

2銘牌、標(biāo)志和使用說明書JJG746-2014超聲探傷儀檢定規(guī)程，第5.2節(jié)

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B

B

附錄B

（資料性）

探頭選擇和名義焦距核算

B.1對(duì)聲速約為3650m/s的銀基觸點(diǎn)，不同觸點(diǎn)厚度的推薦超聲波探頭參數(shù)見表B.1。

表B.1觸點(diǎn)厚度與探頭型號(hào)對(duì)應(yīng)表

單位：mm

推薦超聲探頭檢測(cè)厚度范圍

聚焦直徑聚焦深度

頻率（MHz）/焦距（mm）/晶片直徑（mm）（若銀點(diǎn)表面為弧形，則以厚度最大值為準(zhǔn)）

50/12.7/6.30.600.50.15-0.5

25/15.2/6.30.141.40.3-1.2

15/19.0/12.70.150.91.0-4.0

10/50.8/12.70.609.6>4.0

B.2按公式（B.1）核算名義焦距（NFL）:

NFL=Cm/CwH+10mm································································(B.1)

式中：

Cm——實(shí)測(cè)的被測(cè)電觸頭的材料聲速；

Cw——水中的聲速；

H——被測(cè)電觸頭的厚度；

NFL——名義焦距。

注：可用焦距（NFL）小于探頭焦距（FL）。

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C

C

附錄C

（資料性）

電觸頭材料均勻性和吸水性計(jì)算

C.1焊接面或接觸面有壓花的銀點(diǎn)，先將壓花磨平（見圖C.1），再進(jìn)行檢測(cè)。

（a）表面有壓花（b）表面無壓花

圖C.1銀點(diǎn)壓花對(duì)比

C.2均勻的未焊銀點(diǎn)，在掃描圖像上體現(xiàn)出明顯的反射強(qiáng)度（顏色）一致性。非均勻性的未焊銀點(diǎn)，

有些源于底面或表面的壓花和形狀，有些源于銀點(diǎn)內(nèi)部材料的不均勻。銀點(diǎn)壓花對(duì)比見圖C.1。

（a）非均勻銀點(diǎn)（b）均勻銀點(diǎn)

圖C.2銀點(diǎn)壓花對(duì)比

C.3粉末工藝制備的未焊銀點(diǎn)，具備較強(qiáng)吸水性。表C.1為銀點(diǎn)吸水時(shí)間與平均能量的關(guān)系，隨著時(shí)

間的推移，吸水銀點(diǎn)的超聲波反射能力大大減弱，會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果的嚴(yán)重偏差。

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表C.1銀點(diǎn)吸水時(shí)間與平均能量的關(guān)系

時(shí)間0h4h8h12h

樣品1

吸水

平均能量

101.6078.7766.6760.72

（STSS）

樣品3

不吸水

平均能量

146.76146.08146.80146.90

（STSS）

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D

D

E

E

F

F

附錄D

（資料性）

觸發(fā)門和數(shù)據(jù)門設(shè)置不良的影響

圖D.1為觸發(fā)門和數(shù)據(jù)門設(shè)置不良的影響。

設(shè)置正常觸發(fā)門過低

觸發(fā)門過高數(shù)據(jù)門過高

表面氣泡表面弧度

圖D.1觸發(fā)門和數(shù)據(jù)門設(shè)置不良的影響

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G

G

附錄E

（資料性）

特殊情況下閥值選擇方法

E.1通常采用半波法確定缺陷面積。

半波法(-6dB法)：設(shè)最大量程RA=S，閾值TH=0.5×S。

E.2對(duì)于以下情況，采用加嚴(yán)檢測(cè)方法：

a)期望不更換探頭情況下，獲得更高的檢測(cè)靈敏度，避免尺寸較小的缺陷漏檢；

b)被測(cè)銀點(diǎn)不能滿足均勻性要求；

c)圓孔缺陷。

E.3具體差別為：

a）-9dB法：閾值TH=0.35×S，相對(duì)于半波法(-6dB法)，閾值和量程降低30%；

b）-12dB法：閾值TH=0.25×S，相對(duì)于半波法(-6dB法)，閾值和量程降低50%。

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附錄F

（資料性）

未進(jìn)行過超聲波檢測(cè)的電觸頭組件處方確定過程

未進(jìn)行過超聲波檢測(cè)的電觸頭組件處方確定過程見圖