1)应用瑞利积分结合pencil法研究了超声换能器向Fe314合金激光熔覆层中辐射声场的特性。结合超声波传播理论,分析了各向异性Fe314激光熔覆层中晶粒取向变化对声束传播行为的影响。研究结果表明,材料的各向异性对入射声场的影响程度与慢度值有关,声束的偏转方向由慢度面的法矢量决定,声束的聚焦、散焦行为由慢度面的曲率决定。
2)应用所建立的声场模型计算了激光熔覆层、45钢基体两种介质中的声场分布。分析了纵波直探头、横波斜探头辐射声场的分布特征。数值模拟结果表明,纵波直探头辐射声场中,当激光熔覆层中晶粒的取向与超声纵波的入射方向一致或垂直时,声束没有发生偏转且辐射声场相对于入射轴线保持均匀的对称分布,声束的指向性最好。横波斜探头辐射声场中,随着晶粒取向的不同,横波会出现分裂以及声束偏转、分离等现象。圆形换能器辐射声场在各向异性激光熔覆层中传播时,能量变化不均匀,声束截面形状并不是规则的圆形,随着传播距离的增加,其形状会发生变化,原因在于慢度面的曲率发生了变化。
3)将瑞利积分结合pencil法的声场模型与基于基尔霍夫近似及波恩近似理论的缺陷散射模型相结合,并通过系统分析法确定了超声检测系统影响因子,建立了适用于激光熔覆再制造零件的超声检测模型,可用于预测此类再制造零件中各类缺陷的回波信号。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,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)
4)以数值模拟结果为指导,制定了合理可行的检测工艺方案,对Fe314激光熔覆再制造试样内部通孔、裂纹类型缺陷进行了实际检测,检测结果表明,该方案对缺陷的检测效果良好,可以实现对Fe314激光熔覆再制造试样内部缺陷埋藏深度的准确定位。
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