[发明专利]用于激光增材连接区水浸超声无损检测工艺制定方法

说明书

本发明提供一种用于激光增材连接区水浸超声无损检测工艺制定方法，其包括根据工件形状和缺陷分布规律分析，选择超声入射方向和检测面，获知工件的待检厚度；通过探头声场和缺陷响应仿真分析，确定可使探头有效声场范围覆盖工件待检厚度的探头参数和水距；利用以上确定的工艺和参数在对比试块和实际工件上进行缺陷检测试验，评估人工缺陷和实际缺陷检测效果；若缺陷检测灵敏度和信噪比满足检测需求，可确定最终超声检测工艺和检测参数；不满足需求，则重新进行工件分析和仿真分析，调整检测工艺和参数，直至满足。本方法可保证超声无损检测过程各检测工艺参数合理设置，获得稳定可靠缺陷检测及量化评估结果，为提高激光增材产品质量提供有力保障。

技术领域

本发明属于材料无损检测领域，涉及一种用于激光增材连接区水浸超声无损检测工艺制定方法。

背景技术

作为一种新兴的先进制造手段，激光增材焊接技术通过利用高能激光束逐层融化两块母材间粉末或丝式物料，实现两大尺寸、异形金属结构件间快速连接。与爆炸焊、搅拌摩擦焊相比，激光增材焊接具有熔深可调、焊接速度快、热影响区小、连接精密等优势，近年来已在航空航天制造领域引发高度关注。

激光增材焊接技术涉及粉末或丝料熔化、熔池凝固、相变等热物理过程。复杂的成形工艺以及后续热处理过程直接影响激光增材焊接连接区质量，使得连接区不可避免存在未熔合、孔洞、裂纹等缺陷。为保证成品质量，降低安全隐患，有必要采取相关检测技术手段对连接区进行缺陷无损检测。

超声检测方法利用超声波在结构中传播时超声波反射、散射、衰减等特征对缺陷进行检测与评价，具有显示直观、检测灵敏度高、结果易存储、适用范围广、易实现自动化检测等优点，是材料缺陷检测应用最为广泛的无损检测技术之一。迄今为止，对于锻坯、锻件、轧制件、板材、挤压或轧制棒材和型材等变形金属材料以及由其经机械加工制成的零件缺陷检测及量化评估，已形成较为完备的超声无损检测规范及标准体系，如GB/T 4162《轧制钢棒超声检测方法》、GB/T 23912《液浸式超声纵波脉冲反射检测方法》、GJB 1580A《变形金属超声检测》、HB 20159《变形金属超声检测》、HB/Z 59《超声波检测》等。对于特定母材材质、焊接连接区域厚度以及焊接类型的焊接连接区域超声检测，同样拥有可依据的检测标准。例如，GB/T 11345《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》可应用于母材和焊缝均为铁素体类钢的全熔透焊缝；GB/T 32563《无损检测超声检测相控阵超声检测方法》适用于6～200mm厚的细晶钢焊接接头，其他金属细晶材料和厚度以及奥氏体不锈钢等粗晶焊接接头超声检测也可在一定情况下参考使用。严格遵循以上标准，即可制定可靠的超声检测工艺参数，包括探头类型、探头频率、晶片尺寸、晶片形状、聚焦深度、楔块角度、检测面、扫查方式、扫查间距、扫查速度等，开展相应材料或零部件缺陷超声无损检测，有效保证检测结果的准确性、可重复性以及可比性。

增材制件微观组织与锻件、轧制件、挤压件和焊接结构相比存在明显差异，导致结构中超声波的声场分布也存在较大差异，从而影响增材制件超声检测。目前，增材制造件及焊接连接区域的超声无损检测缺乏相应规范和标准。超声检测工艺无据可依，极易导致检测工艺不合理、操作不规范，进而导致缺陷漏检或误判，在关键重大系统装备中埋下极大安全隐患。制定激光增材连接区高可靠性超声检测工艺已成为保证产品质量亟需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对激光增材连接区超声无损检测无据可依这一难点问题，提供一种高可靠性的水浸点聚焦超声无损检测工艺制定方法，保证超声无损检测过程中各检测工艺参数合理设置，获得稳定可靠缺陷检测及量化评估结果，为提高激光增材制造产品质量提供强有力保障。

一种用于激光增材连接区水浸超声无损检测工艺制定方法，其包括如下步骤：

步骤一：根据激光增材焊接件形状、尺寸和缺陷分布规律分析，确定超声入射方向和检测面；

步骤二：在确定超声入射方向和检测面基础上，获知激光增材焊接件待检厚度；