[发明专利]PBF增材制造高频超声在线检测单次检测层数确定方法

说明书

本发明公开了一种PBF增材制造高频超声在线检测单次检测层数确定方法，其包括以下步骤，S1.制备试样S2.测试所述试样的衰减系数；S3.模拟试块厚度确定；S4.模拟试块的制备；S5.横孔回波测试；S6.数据线性拟合A和D；S7.检出率计算；S8.根据检出率取值要求得出对应缺陷深度。本发明根据试样准确测算出衰减系数，再利用开有横孔的模拟试块精确计算出在满足检出率要求的前提下，最大的检测层数，使打印效率最大化。

技术领域

本发明属于打印检测领域，特别涉及一种PBF增材制造高频超声在线检测单次检测层数确定方法。

背景技术

PBF增材制造技术以其尺寸精度高、表面粗糙度好和效率高等特点，而成为复杂薄壁结构以及异型空腔结构的金属增材制造的代表性技术。然后由于打印过程存在工艺点位多、工艺参数及环境氛围的长期稳定性难以得到保障，打印过程常出现气孔、裂纹、层间未熔合等各类缺陷。

以红外热像、CCD为代表的图像检测技术已应用于金属增材制造过程的监测，但是这些技术只能够检测表面缺陷，而对埋藏在层下的缺陷难以发现。以激光超声为代表的非接触式高频检测技术可以通过超声波检测材料内部缺陷，是应用到PBF增材制造在线检测的有效手段。为提高检测效率且保证缺陷检出的及时性，现有的方法是采用边打边检的方式，如公开号为CN107102061A的专利申请所公开的技术方案，但是其未给出如何具体实现边打边检，其中各步骤的细节完全没有涉及，因此如何明确在边打边检方式下单次检测层数的确定方法是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效测算出单次检测层数从而在保证高检出率的前提下达到最大检测打印效率的PBF增材制造高频超声在线检测单次检测层数确定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种PBF增材制造高频超声在线检测单次检测层数确定方法，其包括以下步骤，

S1.制备试样：按照与在线检测实施时的同种打印工艺参数，打印出相同材料的试样；

S2.测试所述试样的衰减系数：利用两次底面回波波幅的降低和所述试样厚度的比值取对数表示；

S3.模拟试块厚度确定：利用衰减系数，计算出衰减量达到mdB时，对应的厚度即为模拟试块的厚度；

S4.模拟试块的制备：

(1)绘制模拟试块三维图，在不同深度位置排布直径d0的横通孔，打印参数中打印单层厚度为d0，横孔的中心间隔高度也为d0；

(2)利用与所述试样相同的打印工艺参数，打印出模拟试块；

(3)将所述模拟试块两侧打磨，露出横孔，利用机加工，将横孔内部粉末挤出并打磨平整；

S5.横孔回波测试：利用与测试所述试样的衰减系数时相同的检测参数，对不同深度的横孔进行测试，获得每个横孔的最大回波幅值，构成一维数组A(a1,a2..an)；横孔深度值构成一维数组D(d1,d2..dn)，n为正整数；

S6.数据线性拟合A和D：将深度值数组D和幅值数组A进行对数线性拟合，得到拟合直线的截距β0、斜率β1和标准差σ_δ，

ln(A)＝β₀+β₁ln(D)+σ_δ；

S7.检出率计算：利用累计正态分布模型计算缺陷深度与缺陷检出概率之间的关系曲线。POD为缺陷检出率，d为缺陷深度变量，a_d为检测阈值，取背景噪声的幅值高度作为检测阈值，

S8.根据检出率取值要求得出对应缺陷深度，该缺陷深度即为检测的极限深度，极限深度除以单次打印的层深得出检测层数。