[发明专利]一种熔覆层厚度影响超声波评价熔覆层应力的修正方法

说明书

本发明公开了一种熔覆层厚度影响超声波评价熔覆层应力的修正方法，属于超声波无损评价技术和应力评价技术领域。该方法借助一发两收模式的超声波探头组，借助超声波声弹性系数标定实验，建立了超声波声弹性系数与熔覆层厚度间的对应关联。基于超声波信号幅值分析，实现了熔覆层厚度的超声波无损评价，进而实现任意厚度熔覆层超声波系数的无损评价，最终实现熔覆层厚度对超声波评价熔覆层应力影响的修正。本发明为熔覆层厚度对超声波评价熔覆层应力影响的修正提供了技术支撑，具有无损、方便、安全及可实现在线应用等优点。

技术领域

本发明属于超声波无损评价技术领域，具体来说涉及的是一种熔覆层厚度影响超声波评价熔覆层应力的修正方法。

背景技术

再制造产业是发展循环经济，推动我国实现节能、减排的有效举措，因而大力发展再制造产业对我国经济发展与技术转型非常重要。熔覆技术是再制造常用技术之一，因而如何保证熔覆层质量对再制造产品质量保障就显得极为重要。相关研究表明，应力是影响熔覆层质量的关键因素之一，为此国内外学者对熔覆层应力进行了大量理论与实验研究，主要包括如下三方面：①熔覆工艺的优化；②熔覆新装备及新方法的研发；③熔覆新材料的研发。上述方法虽在一定程度上提高了熔覆层的质量，但仍集中于熔覆层应力的控制，而并未真正实现熔覆层应力的评价，因而不可避免的对熔覆层甚至其再制造产品的服役造成安全隐患。

一般而言，应力的评价方法分为有损评价与无损评价两类。有损评价方法是在(局部或完全)破坏熔覆层完整性基础上实现其应力评价的一类方法。但该类方法属于小样品抽样检测范畴，且不能实现熔覆层应力的在线评价；无损评价方法是以不破坏熔覆层完整性为前提，通过对检测信号(如电、磁、声、光等)进行分析，进而实现熔覆层应力无损评价的一类方法。鉴于安全、方便、设备价格便宜、快速及可实现在线检测等优点，超声波法在应力评价领域引起众多学者的广泛关注。

由超声波声弹性理论可知，通过测量超声波传播速度即可实现应力的无损评价。但相关研究表明，熔覆层的组织结构、厚度等均是影响超声波在其中传播速度的重要因素，因而探讨可实现影响熔覆层应力评价的因素的修正方法对超声波技术的在应力评价中的推广应用就至关重要。鉴于此，以超声波声弹性理论为依据，探讨并建立一套行之有效的对熔覆层厚度影响超声波评价熔覆层应力的修正体系不仅可为熔覆层服役安全及其可靠性评价提供技术支持，而且对减少甚至避免再制造产品的服役安全隐患也至关重要。

发明内容

本发明目的是针对熔覆层应力的无损评价中存在的问题及不足，以及针对熔覆层厚度对超声波评价熔覆层应力的影响，提出了一种熔覆层厚度影响超声波评价熔覆层应力的修正方法。

超声波声弹性理论表明，超声波在介质中的传播速度与应力呈线性关系，即随拉应力增大，超声波传播速度逐渐减小，因而通过超声波传播速度的测量即可实现应力的无损评价。然而，超声波传播速度对应力变化并不敏感。一般认为，应力改变100MPa，超声波在钢中传播速度的改变量约为0.01％。因而，在常规仪器设备基础上，如何采用超声波实现应力的评价并保证应力评价结果的精度就亟待解决。针对这一问题，本发明以线弹性超声波声弹性理论为依据，采用一发两收模式的超声波探头组，以超声波信号时间延迟代替超声波传播速度作为评价应力的特征参量，进而建立熔覆层超声波声弹性系数与熔覆层厚度间的对应关系，并通过超声波技术实现熔覆层厚度的无损评价，最终实现熔覆层厚度对超声波评价熔覆层应力影响的修正。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种熔覆层厚度影响超声波评价熔覆层应力的修正方法，具体步骤如下：

步骤一，选定待熔覆的基体，确定制备熔覆层的工艺方法，优化其工艺参数，在基体表面制备不同厚度的多组熔覆层，采用机加工方法保证熔覆层表面粗糙度Ra满足超声波检测要求；