零件表面损伤对再制造修复件承载能力影响的超声相控阵检测研究
发布时间：2021-04-17 04:12
零件使用过程中出现的表面损伤会影响其再制造修复时的界面结合质量,从而降低承载能力。为得到零件表面损伤大小对修复件承载能力的影响,对表面预制不同宽度损伤的基体材料进行等离子喷焊再制造修复,采用超声相控阵对施加三点弯曲载荷的修复件进行检测。根据检测结果,提取A扫波形图中二次底波声程,得到不同载荷下二次底波声程变化曲线,根据曲线转折点得出修复件界面裂纹萌生时的载荷FA;通过定量化处理C扫俯视图中缺陷并计算其面积占比,得到不同载荷下缺陷面积占比的变化曲线,根据曲线转折点得出界面初始缺陷演化时的载荷FC。结果表明,FA和FC都能够反映修复件承载能力与基体表面损伤的线性关系;在误差小于5%的前提下,表面损伤宽度每增加1 mm,修复件承载能力约下降0.1 kN;并且相较于FA,FC的大小降低了11.12%,从而能够建立表面损伤对修复件承载能力的影响规律,为评定表面损伤零件的再制造质量提供了及时有效的途径。
【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(07)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
试样尺寸图
表2 等离子喷焊工艺参数Table 2 Process parameters of plasma spray welding 工艺参数 送粉电压/V 焊接电流/A 喷嘴高度/mm 摆动宽度/mm 摆动速度/(mm·min-1) 参数数值 23 120 10 20 1 800图2 试样尺寸图
实际工程中,零件承受的载荷非常复杂,不仅会受到拉压力作用,还会受到剪切力作用。综合考虑上述受载情况,本试验选择能同时对样件产生拉压应力和剪切应力作用的三点弯曲加载方式。采用SDS-100型电液伺服试验机进行三点弯曲试验,如图3所示,试样两端支承的跨距L=80 mm,通过中间压头对每一试样施加载荷(采用位移方式控制)。每次加载至预定载荷后,卸载并取下试样,通过超声相控阵检测界面处的变化情况;采用多浦乐公司研制的便携式超声相控阵检测仪,探头型号为4L32-0.5×10,发射频率为4 MHz,阵元长度为W=10 mm,共有N=32个阵元,楔块型号为SD2-N0L,其超声检测参数如表3所示。测量前,在楔块与工件表面涂抹耦合剂油以保证楔块与工件表面无气隙耦合;测量时,如图4所示,将探头放在工件基体表面,从工件左端匀速移动到右端,仪器记录下方试件的A扫波形图与C扫俯视图,重复测量三次保证检测的准确性。同时通过读数显微镜观察试样界面,直至出现横向裂纹,记录此时外部载荷大小。表3 超声检测的工艺参数Table 3 Process parameters of ultrasonic testing 扫查方式 扫查阵元数目 阵元步进量 聚焦深度 扫查速度 线性扫查 12 1 10 mm 25 mm·s-1
【参考文献】：
期刊论文
[1]热障涂层界面脱粘缺陷的脉冲红外热成像检测[J]. 董丽虹,郭伟,王海斗,邢志国,冯辅周,王博正,高治峰. 航空学报. 2019(08)
[2]基于图像处理的碳纤维增强树脂基复合材料固化压力-缺陷-力学性能建模与评估[J]. 李树健,湛利华,周源琦,蒲永伟. 复合材料学报. 2018(12)
[3]基于PCA与GA-BP神经网络的磁记忆信号定量评价[J]. 王帅,黄海鸿,韩刚,刘志峰. 电子测量与仪器学报. 2018(10)
[4]面向再制造的金属磁记忆检测技术研究综述及工程应用案例[J]. 钱正春,黄海鸿,韩刚,熊斌,费志洋,赵伦武. 机械工程学报. 2018(17)
[5]基于磁记忆和表面纹理特征融合的再制造毛坯疲劳损伤评估[J]. 刘涛,鲍宏,朱达荣,汪方斌,雷经发. 中国机械工程. 2018(13)
[6]再制造喷涂层界面结合性能脉冲红外热像评估技术[J]. 郭伟,董丽虹,王海斗,向明,李慧娟,徐滨士. 中国表面工程. 2018(03)
[7]等高度聚焦算法的超声相控阵检测技术[J]. 章东,桂杰,王晓玲,周哲海. 电子测量与仪器学报. 2018(02)
[8]硬质涂层冲击、冲蚀性能的研究进展[J]. 蔡振兵,王璋,朱旻昊. 机械工程学报. 2017(24)
[9]不锈钢焊缝中超声传播特性及TOFD检测方法研究[J]. 陈振华,郑志远,卢超. 电子测量与仪器学报. 2017(07)
[10]相控阵超声水浸C扫描自动检测系统的研制[J]. 周正干,李文涛,李洋,高翌飞. 机械工程学报. 2017(12)
本文编号：3142784
【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(07)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
试样尺寸图
表2 等离子喷焊工艺参数Table 2 Process parameters of plasma spray welding 工艺参数 送粉电压/V 焊接电流/A 喷嘴高度/mm 摆动宽度/mm 摆动速度/(mm·min-1) 参数数值 23 120 10 20 1 800图2 试样尺寸图
实际工程中,零件承受的载荷非常复杂,不仅会受到拉压力作用,还会受到剪切力作用。综合考虑上述受载情况,本试验选择能同时对样件产生拉压应力和剪切应力作用的三点弯曲加载方式。采用SDS-100型电液伺服试验机进行三点弯曲试验,如图3所示,试样两端支承的跨距L=80 mm,通过中间压头对每一试样施加载荷(采用位移方式控制)。每次加载至预定载荷后,卸载并取下试样,通过超声相控阵检测界面处的变化情况;采用多浦乐公司研制的便携式超声相控阵检测仪,探头型号为4L32-0.5×10,发射频率为4 MHz,阵元长度为W=10 mm,共有N=32个阵元,楔块型号为SD2-N0L,其超声检测参数如表3所示。测量前,在楔块与工件表面涂抹耦合剂油以保证楔块与工件表面无气隙耦合;测量时,如图4所示,将探头放在工件基体表面,从工件左端匀速移动到右端,仪器记录下方试件的A扫波形图与C扫俯视图,重复测量三次保证检测的准确性。同时通过读数显微镜观察试样界面,直至出现横向裂纹,记录此时外部载荷大小。表3 超声检测的工艺参数Table 3 Process parameters of ultrasonic testing 扫查方式 扫查阵元数目 阵元步进量 聚焦深度 扫查速度 线性扫查 12 1 10 mm 25 mm·s-1
【参考文献】：
期刊论文
[1]热障涂层界面脱粘缺陷的脉冲红外热成像检测[J]. 董丽虹,郭伟,王海斗,邢志国,冯辅周,王博正,高治峰. 航空学报. 2019(08)
[2]基于图像处理的碳纤维增强树脂基复合材料固化压力-缺陷-力学性能建模与评估[J]. 李树健,湛利华,周源琦,蒲永伟. 复合材料学报. 2018(12)
[3]基于PCA与GA-BP神经网络的磁记忆信号定量评价[J]. 王帅,黄海鸿,韩刚,刘志峰. 电子测量与仪器学报. 2018(10)
[4]面向再制造的金属磁记忆检测技术研究综述及工程应用案例[J]. 钱正春,黄海鸿,韩刚,熊斌,费志洋,赵伦武. 机械工程学报. 2018(17)
[5]基于磁记忆和表面纹理特征融合的再制造毛坯疲劳损伤评估[J]. 刘涛,鲍宏,朱达荣,汪方斌,雷经发. 中国机械工程. 2018(13)
[6]再制造喷涂层界面结合性能脉冲红外热像评估技术[J]. 郭伟,董丽虹,王海斗,向明,李慧娟,徐滨士. 中国表面工程. 2018(03)
[7]等高度聚焦算法的超声相控阵检测技术[J]. 章东,桂杰,王晓玲,周哲海. 电子测量与仪器学报. 2018(02)
[8]硬质涂层冲击、冲蚀性能的研究进展[J]. 蔡振兵,王璋,朱旻昊. 机械工程学报. 2017(24)
[9]不锈钢焊缝中超声传播特性及TOFD检测方法研究[J]. 陈振华,郑志远,卢超. 电子测量与仪器学报. 2017(07)
[10]相控阵超声水浸C扫描自动检测系统的研制[J]. 周正干,李文涛,李洋,高翌飞. 机械工程学报. 2017(12)
本文编号：3142784
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