[发明专利]基于超声相控阵的增材制造零件缺陷的检测方法

说明书

本发明公开了一种基于超声相控阵的增材制造零件缺陷的检测方法，属于超声无损检测技术领域。该方法采用超声相控阵检测系统进行，选择合适的超声相控阵检测仪器、探头、楔块、对比试块以及耦合剂；在数据采集分析软件上创建检测组、设置聚焦法则、校准声速延迟、校准灵敏度和创建TCG曲线；采用手动扫查方式，对零件进行100％检测；最后对检测信息进行采集保存并进行分析。本发明超声相控阵检测通过将多个检测晶片集成于一个探头，可大大提高检测效率，并可进行直观的数据成像。

技术领域

本发明涉及超声无损检测技术领域，具体涉及一种基于超声相控阵的增材制造零件缺陷的检测方法。

背景技术

金属增材制造技术利用高能量激光束将金属粉末熔化并直接沉积在基板上形成熔覆点，基板与激光束的相对运动形成熔覆线，线与线之间搭接融合形成熔覆面，最终面与面之间的融合堆积形成三维立体零件。增材制造技术可以直接成形任意复杂的三维几何实体，无需专用夹具或工具，完全摆脱切削加工的限制，成形过程时间短，广泛应用于航空航天等领域，在制造领域中起着越来越重要的作用。由于金属增材制造技术“逐点化”的制造方式，增材制造的金属零件在制造过程中容易产生气孔、熔合不良、裂纹等缺陷，严重危害制件的使用性能。

目前关于金属增材制造产品的各无损检测技术主要集中在对其缺陷和应力进行检测。其材料力学性能还主要依靠传统的机械试验方法得到，通过无损检测方法对金属增材制造产品的材料力学性能评价研究还比较少。目前国内外关于金属增材金属产品的无损检测应用研究主要集中在电磁和射线检测，其他检测方法相对较少。射线检测对人体危害大，且对裂纹、未熔合等面积型缺陷并不敏感，容易发生漏检。电磁检测可以对构件表面近表面缺陷和应力状态进行检测，但金属增材制造金属构件组织的各向异性会对检测结果产生影响，且检测范围小，只能对铁磁性材料进行检测。

发明内容

针对常规超声检测技术对一些部位检测效果较差、存在漏检等不足之处，本发明的目的在于提供一种基于超声相控阵的增材制造零件缺陷的检测方法，该方法能够大大提高检测效率，提高缺陷的检出率，非常适合金属增材制件的无损检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于超声相控阵的增材制造零件缺陷的检测方法，该方法是针对增材制造技术制备的金属零件进行缺陷检测，包括如下步骤：

(1)零件待检测面进行机械加工，以清除杂物，并保证待检测表面光滑，表面粗糙度Ra≤6.3μm；

(2)选择合适的超声相控阵检测仪器、探头、楔块、对比试块以及耦合剂；

(3)在数据采集分析软件上创建检测组、设置聚焦法则、校准声速延迟、校准灵敏度和创建TCG曲线；

(4)采用手动扫查方式，对零件进行100％检测；

(5)校准编码器；

(6)对检测信息进行采集保存并进行分析。

该检测方法利用超声相控阵检测系统进行，所述超声相控阵检测系统包括超声相控阵检测仪器、探头、楔块和对比试块；其中：所述探头为频率5MHz、16晶片的相控阵探头，所述楔块为有机玻璃材质；所述对比试块是采用激光增材制造技术制备的钛合金试块，对比试块上开设多个不同深度的横孔，所述对比试块与待测零件材质和制备工艺均相同；零件或对比试块的待检测表面使用机油作为耦合剂，探头与楔块之间使用黄油做耦合剂。

所述超声相控阵检测系统中，所述超声相控阵检测仪器通过电缆线与相控阵探头相连接，超声相控阵检测仪器接收的信息由数据采集分析软件进行分析处理；楔块与探头之间放置耦合剂，探头置于待测零件或对比试块的待检测面上。

上述步骤(3)的具体过程如下：