考虑表面粗糙度的钢管和钢球超声检测工艺与系统研究
发布时间：2021-06-25 00:01
超声检测方法广泛应用于管、球的自动无损检测,随着产品质量要求的提升,需要提高检测的精度。为此,研究表面粗糙度对超声探伤精度的影响,解决高精度检测的工艺难点和不足,具有重要的理论和应用价值。首先系统研究了随机粗糙表面不同特征参数对回波信号的影响,揭示出随机粗糙表面微观轮廓的均方根偏差增大与缺陷回波幅值减小之间的关系。以平底孔作为分层缺陷的检测标准,建立了表面粗糙度修正的平底孔超声检测模型,揭示了不同粗糙度下缺陷检测回波信号幅值和信噪比变化规律,提出了不同粗糙表面对应分层缺陷超声检测精度的评价方法。通过建立两种粗糙度修正的背对层面和正对层面裂纹超声检测模型,获得了考虑层面粗糙度的固-液界面声波反射、透射系数,提出了表层裂纹缺陷超声检测精度的准确评价方法。分析表明,声波在裂纹处的能量及回波信号幅值随粗糙度增大明显减弱,但背景噪声只略微增大;正对层面粗糙度对裂纹回波信号幅值的影响比背对层面大;当微观轮廓均方根偏差小于15μm时,两个层面对裂纹回波信号幅值的影响均较小。针对上述研究结论,提出了一种基于小波变换的粗糙表面微裂纹超声信号处理方法。为了解决高精度超声检测的工程难点,系统研究了下列关键工...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
几种不同粗糙表面二维微观轮廓图
仿真计算需要耗费大量时间，而本方法中结合仿真计算和粗糙度修正的平底孔超声检测模型能够比较准确地估算出不同粗糙表面对应的平底孔缺陷超声检测精度。2.4.3 实验验证本小节通过实验验证粗糙度修正的平底孔超声检测模型预测粗糙表面下平底孔缺陷信噪比变化的准确性。采用线切割加工方式加工粗糙实验样板 4 块，材料为 45#钢，样板尺寸均为 250mm×60mm×10mm，每块样板正面为粗糙表面，背面为光滑表面，编号设置为 a、b、c 和 d。在线切割过程中通过调整走丝速度以及脉冲电流大小可以获得不同的粗糙表面，如图 2.21(a)、(b)、(c)和(d)所示，通过表面粗糙度仪 PRSR200测试得到样板粗糙表面轮廓均方根偏差 Rq 分别为 2.65μm、5.67μm、11.38μm 以及17.22μm，水平特征参数相关长度 l 分别为 284μm、257μm、376μm 以及 313μm，均接近 300μm。对于每块实验样板的背面采用磨削加工，得到 Rq 值为 1.58μm 的磨削表面作为光滑表面。
以及横波在背对层面都会形成声波散射，对微裂纹缺陷检测造成严重影响宽，缺陷信号幅值降低等。超声探伤中利用一次反射波检测工件背对层面裂纹，利用二次反射波检测面裂纹，两者声波在传播过程中受到不同的反射和折射影响，如图 3.1 所的工件表面粗糙度对正对层面、背对层面裂纹检测精度的影响也不尽相同面粗糙度对不同裂纹缺陷检测精度的影响，本节主要针对背对层面裂纹来面粗糙度影响下的超声检测模型，同时结合仿真方法研究不同粗糙度下的裂纹超声检测精度。 正面粗糙，背面光滑-背面缺陷 (b) 正面光滑，背面粗糙-背面缺
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对固体内部超声背散射的影响[J]. 宋永锋,李雄兵,史亦韦,倪培君. 物理学报. 2016(21)
[2]曲面构件水浸超声检测缺陷定量研究[J]. 胡宏伟,彭凌兴,周正干,李雄兵,孙广开. 航空学报. 2014(11)
[3]固体粗糙界面与超声的非线性相互作用研究[J]. 肖齐,王珺,郭霞生,章东. 物理学报. 2013(09)
[4]高端机械装备再制造无损检测综述[J]. 张元良,张洪潮,赵嘉旭,周志民,王金龙. 机械工程学报. 2013(07)
[5]基于小波变换的薄层厚度电磁超声测量方法[J]. 焦敬品,于兆卿,刘文华,张强. 仪器仪表学报. 2013(03)
[6]一种用于钢球表面缺陷检测的电涡流传感器研究[J]. 谢凤芹,肖林京,路亚鹏,张华宇. 传感器与微系统. 2012(11)
[7]基于电涡流传感器的金属材料表面形貌三维可视化检测[J]. 吴相楠,李陇杰,张冰,丁晖. 传感技术学报. 2012(03)
[8]基于Morlet小波的超声缺陷分类识别方法研究[J]. 廖璘志,陈琪,严寒冰. 机床与液压. 2010(17)
[9]大口径无缝钢管超声涡流自动探伤系统的研制[J]. 张延宾,郑侠,朱力,郑杰,唐海波. 无损探伤. 2009(02)
[10]基于平底孔反射体的双晶直探头测量模型[J]. 赵新玉,刚铁,张碧星. 物理学报. 2008(08)
博士论文
[1]表面粗糙度和曲率半径对轴承钢管漏磁检测的影响机制[D]. 杨芸.华中科技大学 2017
[2]基于相控阵超声成像的圆柱类部件自动化无损检测理论与实践的研究[D]. 吴海腾.浙江大学 2016
[3]基于合成孔径的圆柱类部件在线超声成像理论与实践的研究[D]. 吴施伟.浙江大学 2015
[4]钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D]. 王义文.哈尔滨理工大学 2010
[5]曲面复合材料工件超声自动检测中若干关键问题的研究[D]. 郑慧峰.浙江大学 2009
[6]曲面工件自动超声检测中若干关键问题的研究[D]. 李雄兵.浙江大学 2008
[7]基于VI的钢球表面裂纹电涡流检测方法研究[D]. 丁建军.武汉理工大学 2007
[8]曲面工件超声自动检测中若干关键技术研究[D]. 吴思源.浙江大学 2006
硕士论文
[1]厚壁钢管缺陷水浸超声检测技术研究[D]. 孙昊昱.北京理工大学 2015
[2]超声检测声场模拟[D]. 郑威.机械科学研究总院 2014
[3]基于钢管旋转的漏磁超声复合检测方法与装备[D]. 陈承曦.华中科技大学 2014
[4]中国轴承工业的发展与对外贸易研究[D]. 袁艺.河南农业大学 2013
[5]小波分析在超声检测信号处理中的应用研究[D]. 崔治.湖南大学 2012
[6]无缝钢管超声自动检测关键技术研究[D]. 方文平.浙江大学 2010
[7]钢管水浸超声自动检测的关键工艺参数[D]. 涂君.华中科技大学 2009
[8]三维表面形貌的评价技术及其应用基础研究[D]. 吴松.南京航空航天大学 2007
[9]三维表面形貌的表征及润滑特性的研究[D]. 方新燕.合肥工业大学 2006
本文编号：3248079
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
几种不同粗糙表面二维微观轮廓图
仿真计算需要耗费大量时间，而本方法中结合仿真计算和粗糙度修正的平底孔超声检测模型能够比较准确地估算出不同粗糙表面对应的平底孔缺陷超声检测精度。2.4.3 实验验证本小节通过实验验证粗糙度修正的平底孔超声检测模型预测粗糙表面下平底孔缺陷信噪比变化的准确性。采用线切割加工方式加工粗糙实验样板 4 块，材料为 45#钢，样板尺寸均为 250mm×60mm×10mm，每块样板正面为粗糙表面，背面为光滑表面，编号设置为 a、b、c 和 d。在线切割过程中通过调整走丝速度以及脉冲电流大小可以获得不同的粗糙表面，如图 2.21(a)、(b)、(c)和(d)所示，通过表面粗糙度仪 PRSR200测试得到样板粗糙表面轮廓均方根偏差 Rq 分别为 2.65μm、5.67μm、11.38μm 以及17.22μm，水平特征参数相关长度 l 分别为 284μm、257μm、376μm 以及 313μm，均接近 300μm。对于每块实验样板的背面采用磨削加工，得到 Rq 值为 1.58μm 的磨削表面作为光滑表面。
以及横波在背对层面都会形成声波散射，对微裂纹缺陷检测造成严重影响宽，缺陷信号幅值降低等。超声探伤中利用一次反射波检测工件背对层面裂纹，利用二次反射波检测面裂纹，两者声波在传播过程中受到不同的反射和折射影响，如图 3.1 所的工件表面粗糙度对正对层面、背对层面裂纹检测精度的影响也不尽相同面粗糙度对不同裂纹缺陷检测精度的影响，本节主要针对背对层面裂纹来面粗糙度影响下的超声检测模型，同时结合仿真方法研究不同粗糙度下的裂纹超声检测精度。 正面粗糙，背面光滑-背面缺陷 (b) 正面光滑，背面粗糙-背面缺
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对固体内部超声背散射的影响[J]. 宋永锋,李雄兵,史亦韦,倪培君. 物理学报. 2016(21)
[2]曲面构件水浸超声检测缺陷定量研究[J]. 胡宏伟,彭凌兴,周正干,李雄兵,孙广开. 航空学报. 2014(11)
[3]固体粗糙界面与超声的非线性相互作用研究[J]. 肖齐,王珺,郭霞生,章东. 物理学报. 2013(09)
[4]高端机械装备再制造无损检测综述[J]. 张元良,张洪潮,赵嘉旭,周志民,王金龙. 机械工程学报. 2013(07)
[5]基于小波变换的薄层厚度电磁超声测量方法[J]. 焦敬品,于兆卿,刘文华,张强. 仪器仪表学报. 2013(03)
[6]一种用于钢球表面缺陷检测的电涡流传感器研究[J]. 谢凤芹,肖林京,路亚鹏,张华宇. 传感器与微系统. 2012(11)
[7]基于电涡流传感器的金属材料表面形貌三维可视化检测[J]. 吴相楠,李陇杰,张冰,丁晖. 传感技术学报. 2012(03)
[8]基于Morlet小波的超声缺陷分类识别方法研究[J]. 廖璘志,陈琪,严寒冰. 机床与液压. 2010(17)
[9]大口径无缝钢管超声涡流自动探伤系统的研制[J]. 张延宾,郑侠,朱力,郑杰,唐海波. 无损探伤. 2009(02)
[10]基于平底孔反射体的双晶直探头测量模型[J]. 赵新玉,刚铁,张碧星. 物理学报. 2008(08)
博士论文
[1]表面粗糙度和曲率半径对轴承钢管漏磁检测的影响机制[D]. 杨芸.华中科技大学 2017
[2]基于相控阵超声成像的圆柱类部件自动化无损检测理论与实践的研究[D]. 吴海腾.浙江大学 2016
[3]基于合成孔径的圆柱类部件在线超声成像理论与实践的研究[D]. 吴施伟.浙江大学 2015
[4]钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D]. 王义文.哈尔滨理工大学 2010
[5]曲面复合材料工件超声自动检测中若干关键问题的研究[D]. 郑慧峰.浙江大学 2009
[6]曲面工件自动超声检测中若干关键问题的研究[D]. 李雄兵.浙江大学 2008
[7]基于VI的钢球表面裂纹电涡流检测方法研究[D]. 丁建军.武汉理工大学 2007
[8]曲面工件超声自动检测中若干关键技术研究[D]. 吴思源.浙江大学 2006
硕士论文
[1]厚壁钢管缺陷水浸超声检测技术研究[D]. 孙昊昱.北京理工大学 2015
[2]超声检测声场模拟[D]. 郑威.机械科学研究总院 2014
[3]基于钢管旋转的漏磁超声复合检测方法与装备[D]. 陈承曦.华中科技大学 2014
[4]中国轴承工业的发展与对外贸易研究[D]. 袁艺.河南农业大学 2013
[5]小波分析在超声检测信号处理中的应用研究[D]. 崔治.湖南大学 2012
[6]无缝钢管超声自动检测关键技术研究[D]. 方文平.浙江大学 2010
[7]钢管水浸超声自动检测的关键工艺参数[D]. 涂君.华中科技大学 2009
[8]三维表面形貌的评价技术及其应用基础研究[D]. 吴松.南京航空航天大学 2007
[9]三维表面形貌的表征及润滑特性的研究[D]. 方新燕.合肥工业大学 2006
本文编号：3248079
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