理论教育 超声波传播与缺陷检测数值模拟在激光熔覆再制造试样中的应用

超声波传播与缺陷检测数值模拟在激光熔覆再制造试样中的应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:激光熔覆合金体系主要有铁基合金、镍基合金、钴基合金和金属陶瓷等。铁基合金深层的基材多为铸铁和低碳钢,本章主要以包含铁基合金及45钢基体的激光熔覆再制造试样为研究对象。实践表明,铁基合金激光熔覆层在具备优良性能的同时,其弹性性能呈现出声学各向异性,使得超声波在传播过程中出现偏转、分离和聚焦等复杂物理现象,为声学检测带来困难,因此如何检测和评价这类材料成为声学检测领域研究的难点和热点问题。

超声波传播与缺陷检测数值模拟在激光熔覆再制造试样中的应用

激光熔覆是以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。激光熔覆合金体系主要有铁基合金、镍基合金、钴基合金和金属陶瓷等。铁基合金深层的基材多为铸铁和低碳钢,本章主要以包含铁基合金及45钢基体的激光熔覆再制造试样为研究对象。实践表明,铁基合金激光熔覆层在具备优良性能的同时,其弹性性能呈现出声学各向异性,使得超声波在传播过程中出现偏转、分离和聚焦等复杂物理现象,为声学检测带来困难,因此如何检测和评价这类材料成为声学检测领域研究的难点和热点问题。深入研究各向异性材料中超声波的传播特性,可以为这类材料的超声评价提供重要的理论依据。

超声检测数值模拟是利用超声检测的系统参数,如探头类型、频率、带宽、发射波形等,同时考虑缺陷的散射、检测系统的影响等因素,建立数学模型,然后计算探头接收到的缺陷回波A扫描波形、B扫描图像及回波动态曲线等。其中数学模型的建立是关键,目前超声检测数值模拟主要是针对各向同性介质的[83,145-147]材料,对于复杂各向异性材料的建模还很少,本章建立了铁基合金激光熔覆再制造零件超声检测数学模型,利用该模型分析了各向异性激光熔覆层中晶粒取向和探头类型变化两种因素对超声波传播的影响;计算了包含Fe314激光熔覆层及45钢基体的再制造试样中横通孔、裂纹缺陷的回波信号,比较了数值模拟与实验测量结果,二者的幅度和相位都具有很好的一致性,从而有效验证了本书所建立的超声检测数学模型的正确性。(www.daowen.com)

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