[发明专利]一种激光熔覆再制造零件缺陷类型超声检测分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量领域，特别涉及一种基于超声纵波检测激光熔覆再制造零件内部缺陷，并对缺陷类型进行分析的方法。

背景技术

目前，我国每年都有大量的废旧钢铁零部件作为废钢铁进行材料级回收，造成资源、能源的浪费以及环境的污染。再制造是以优质、高效、节能、节材、环保为主要目标，以全寿命周期为指导，使废旧产品在对环境的负面影响最小、资源利用率最高的情况下。重新达到最佳的性能要求。对节能节材、环境保护以及推动社会经济与环境的协调发展具有重大意义。

激光熔覆凭借其技术优势，已成为再制造工程的先进技术之一。有关资料表明：修复后的零件强度可达到原强度的90％以上，其修复费用不到重置价格的1/5，更重要的是缩短了维修时间，解决了许多再制造难题。

实践表明，激光熔覆再制造零件中的气孔、裂纹、夹渣等缺陷是影响其服役性能和服役寿命的关键因素。因此检测激光熔覆层缺陷对保证再制造产品的质量就显得非常重要。

超声波是国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种缺陷检测技术，与其他缺陷检测技术(如射线检测、涡流检测、磁粉检测以及渗透检测等)相比，具有检测对象范围广、成本低、使用方便、速度快、对人体无害以及便于现场使用等特点。

采用超声波对缺陷进行检测的三大关键问题是缺陷的定位、定量和定性评价，迄今为止，在缺陷的定位和定量评价方面已经取得了很大进展，并逐步趋于成熟与完善。但是，在缺陷的定性评定方面仍然面临着不少困难，这主要是由于实际检测过程中，缺陷的几何形状、位置取向、表面粗糙度、内含物，检测时使用的超声检测系统特性及其采集到信号的显示方式都会影响缺陷反射波的特性，因此，超声检测时采集到的缺陷反射波是一个综合响应，采用常规的检测技术难以将上述各因素从综合响应中逐一分离出来，给缺陷的定性评定带来了困难。由于缺陷性质难以判定，往往会使一些具有非危险性缺陷(如气孔、夹渣等通过后续加工可以改善甚至消除)的再制造产品被废弃，造成资源的浪费，另外也可能会使一些含有危险性缺陷(例如扩展性裂纹)的再制造产品成为漏网之鱼，混入到合格产品之列，直接威胁产品的使用安全，动摇用户对再制造产品的信心，进而影响整个产业的推广和应用。

目前，超声检测对缺陷的定性评价(类型分析)主要是波形判断法或相位分析法，即根据超声检测A扫描曲线上缺陷回波形状或相位的细微差别，例如视频显示或射频显示正负振幅关系，回波宽度，波峰形态，回波前沿的陡峭程度及回波后沿的下降斜率，以及移动探头时缺陷回波的变化情况(波幅、形状、动态包络、数量等)，还可以根据底波高度损失情况，结合缺陷在被检件中的位置，分布情况，缺陷的当量大小，被检件的制造工艺和材料特点作出综合判断，评估出缺陷的类型。利用缺陷回波信号的频谱分析对缺陷进行定性分析,目前还停留在仅靠频谱形状这一单一因素来判断,虽然某些场合下,这种方法可以区分出缺陷的类型,但是也有一些场合并不适用(例如采用超声纵波探头探伤时，Fe314激光覆层中气孔缺陷与裂纹缺陷(延伸方向垂直于纵波传播方向)回波信号频谱形状相同)。必须指出，上述这些缺陷类型判定方法很大程度上依赖于检测人员的经验、技术水平以及对特定产品的特性、制造工艺的了解程度，其局限性显而易见，很难推广成为普遍适用的评定方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的超声检测缺陷类型分析方法局限性强,且严重依赖于检测人员的经验、技术水平以及对特定产品的特性、制造工艺的了解程度等问题。提供了一种依据超声检测结果对激光熔覆再制造零件缺陷类型进行判定的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于超声纵波的激光熔覆再制造零件缺陷类型检测及分析方法，应用于至少包括超声脉冲发射接收仪1、采样系统2、数字示波器3、信号分析系统4以及超声纵波探头5的检测装置中，该方法包括：

步骤1)、将超声纵波探头5放在激光熔覆再制造零件表面上，使超声波声束传播方向与激光熔覆层中晶粒的取向平行或垂直,设置采样系统2的增益参数，使数字示波器3上显示的第一次接收的底波信号幅值为满屏的80％；

步骤2)、在零件表面上移动探头，移动速度不应超过150mm/s，对零件内部缺陷进行扫查；

步骤3)、观察数字示波器3上显示的回波信号，当出现缺陷回波信号时，利用采样系统2中的时间闸门采集缺陷回波信号，并将采集到的信号传输到信号分析系统4中；