零件表面損傷對再制造修復(fù)件承載能力影響的超聲相控陣檢測研究
發(fā)布時間：2021-04-17 04:12
零件使用過程中出現(xiàn)的表面損傷會影響其再制造修復(fù)時的界面結(jié)合質(zhì)量,從而降低承載能力。為得到零件表面損傷大小對修復(fù)件承載能力的影響,對表面預(yù)制不同寬度損傷的基體材料進行等離子噴焊再制造修復(fù),采用超聲相控陣對施加三點彎曲載荷的修復(fù)件進行檢測。根據(jù)檢測結(jié)果,提取A掃波形圖中二次底波聲程,得到不同載荷下二次底波聲程變化曲線,根據(jù)曲線轉(zhuǎn)折點得出修復(fù)件界面裂紋萌生時的載荷FA;通過定量化處理C掃俯視圖中缺陷并計算其面積占比,得到不同載荷下缺陷面積占比的變化曲線,根據(jù)曲線轉(zhuǎn)折點得出界面初始缺陷演化時的載荷FC。結(jié)果表明,FA和FC都能夠反映修復(fù)件承載能力與基體表面損傷的線性關(guān)系;在誤差小于5%的前提下,表面損傷寬度每增加1 mm,修復(fù)件承載能力約下降0.1 kN;并且相較于FA,FC的大小降低了11.12%,從而能夠建立表面損傷對修復(fù)件承載能力的影響規(guī)律,為評定表面損傷零件的再制造質(zhì)量提供了及時有效的途徑。
【文章來源】：電子測量與儀器學報. 2020,34(07)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
試樣尺寸圖
表2 等離子噴焊工藝參數(shù)Table 2 Process parameters of plasma spray welding 工藝參數(shù) 送粉電壓/V 焊接電流/A 噴嘴高度/mm 擺動寬度/mm 擺動速度/(mm·min-1) 參數(shù)數(shù)值 23 120 10 20 1 800圖2 試樣尺寸圖
實際工程中,零件承受的載荷非常復(fù)雜,不僅會受到拉壓力作用,還會受到剪切力作用。綜合考慮上述受載情況,本試驗選擇能同時對樣件產(chǎn)生拉壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用的三點彎曲加載方式。采用SDS-100型電液伺服試驗機進行三點彎曲試驗,如圖3所示,試樣兩端支承的跨距L=80 mm,通過中間壓頭對每一試樣施加載荷(采用位移方式控制)。每次加載至預(yù)定載荷后,卸載并取下試樣,通過超聲相控陣檢測界面處的變化情況;采用多浦樂公司研制的便攜式超聲相控陣檢測儀,探頭型號為4L32-0.5×10,發(fā)射頻率為4 MHz,陣元長度為W=10 mm,共有N=32個陣元,楔塊型號為SD2-N0L,其超聲檢測參數(shù)如表3所示。測量前,在楔塊與工件表面涂抹耦合劑油以保證楔塊與工件表面無氣隙耦合;測量時,如圖4所示,將探頭放在工件基體表面,從工件左端勻速移動到右端,儀器記錄下方試件的A掃波形圖與C掃俯視圖,重復(fù)測量三次保證檢測的準確性。同時通過讀數(shù)顯微鏡觀察試樣界面,直至出現(xiàn)橫向裂紋,記錄此時外部載荷大小。表3 超聲檢測的工藝參數(shù)Table 3 Process parameters of ultrasonic testing 掃查方式 掃查陣元數(shù)目 陣元步進量 聚焦深度 掃查速度 線性掃查 12 1 10 mm 25 mm·s-1
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱障涂層界面脫粘缺陷的脈沖紅外熱成像檢測[J]. 董麗虹,郭偉,王海斗,邢志國,馮輔周,王博正,高治峰. 航空學報. 2019(08)
[2]基于圖像處理的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料固化壓力-缺陷-力學性能建模與評估[J]. 李樹健,湛利華,周源琦,蒲永偉. 復(fù)合材料學報. 2018(12)
[3]基于PCA與GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁記憶信號定量評價[J]. 王帥,黃海鴻,韓剛,劉志峰. 電子測量與儀器學報. 2018(10)
[4]面向再制造的金屬磁記憶檢測技術(shù)研究綜述及工程應(yīng)用案例[J]. 錢正春,黃海鴻,韓剛,熊斌,費志洋,趙倫武. 機械工程學報. 2018(17)
[5]基于磁記憶和表面紋理特征融合的再制造毛坯疲勞損傷評估[J]. 劉濤,鮑宏,朱達榮,汪方斌,雷經(jīng)發(fā). 中國機械工程. 2018(13)
[6]再制造噴涂層界面結(jié)合性能脈沖紅外熱像評估技術(shù)[J]. 郭偉,董麗虹,王海斗,向明,李慧娟,徐濱士. 中國表面工程. 2018(03)
[7]等高度聚焦算法的超聲相控陣檢測技術(shù)[J]. 章東,桂杰,王曉玲,周哲海. 電子測量與儀器學報. 2018(02)
[8]硬質(zhì)涂層沖擊、沖蝕性能的研究進展[J]. 蔡振兵,王璋,朱旻昊. 機械工程學報. 2017(24)
[9]不銹鋼焊縫中超聲傳播特性及TOFD檢測方法研究[J]. 陳振華,鄭志遠,盧超. 電子測量與儀器學報. 2017(07)
[10]相控陣超聲水浸C掃描自動檢測系統(tǒng)的研制[J]. 周正干,李文濤,李洋,高翌飛. 機械工程學報. 2017(12)
本文編號：3142784
【文章來源】：電子測量與儀器學報. 2020,34(07)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
試樣尺寸圖
表2 等離子噴焊工藝參數(shù)Table 2 Process parameters of plasma spray welding 工藝參數(shù) 送粉電壓/V 焊接電流/A 噴嘴高度/mm 擺動寬度/mm 擺動速度/(mm·min-1) 參數(shù)數(shù)值 23 120 10 20 1 800圖2 試樣尺寸圖
實際工程中,零件承受的載荷非常復(fù)雜,不僅會受到拉壓力作用,還會受到剪切力作用。綜合考慮上述受載情況,本試驗選擇能同時對樣件產(chǎn)生拉壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用的三點彎曲加載方式。采用SDS-100型電液伺服試驗機進行三點彎曲試驗,如圖3所示,試樣兩端支承的跨距L=80 mm,通過中間壓頭對每一試樣施加載荷(采用位移方式控制)。每次加載至預(yù)定載荷后,卸載并取下試樣,通過超聲相控陣檢測界面處的變化情況;采用多浦樂公司研制的便攜式超聲相控陣檢測儀,探頭型號為4L32-0.5×10,發(fā)射頻率為4 MHz,陣元長度為W=10 mm,共有N=32個陣元,楔塊型號為SD2-N0L,其超聲檢測參數(shù)如表3所示。測量前,在楔塊與工件表面涂抹耦合劑油以保證楔塊與工件表面無氣隙耦合;測量時,如圖4所示,將探頭放在工件基體表面,從工件左端勻速移動到右端,儀器記錄下方試件的A掃波形圖與C掃俯視圖,重復(fù)測量三次保證檢測的準確性。同時通過讀數(shù)顯微鏡觀察試樣界面,直至出現(xiàn)橫向裂紋,記錄此時外部載荷大小。表3 超聲檢測的工藝參數(shù)Table 3 Process parameters of ultrasonic testing 掃查方式 掃查陣元數(shù)目 陣元步進量 聚焦深度 掃查速度 線性掃查 12 1 10 mm 25 mm·s-1
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱障涂層界面脫粘缺陷的脈沖紅外熱成像檢測[J]. 董麗虹,郭偉,王海斗,邢志國,馮輔周,王博正,高治峰. 航空學報. 2019(08)
[2]基于圖像處理的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料固化壓力-缺陷-力學性能建模與評估[J]. 李樹健,湛利華,周源琦,蒲永偉. 復(fù)合材料學報. 2018(12)
[3]基于PCA與GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁記憶信號定量評價[J]. 王帥,黃海鴻,韓剛,劉志峰. 電子測量與儀器學報. 2018(10)
[4]面向再制造的金屬磁記憶檢測技術(shù)研究綜述及工程應(yīng)用案例[J]. 錢正春,黃海鴻,韓剛,熊斌,費志洋,趙倫武. 機械工程學報. 2018(17)
[5]基于磁記憶和表面紋理特征融合的再制造毛坯疲勞損傷評估[J]. 劉濤,鮑宏,朱達榮,汪方斌,雷經(jīng)發(fā). 中國機械工程. 2018(13)
[6]再制造噴涂層界面結(jié)合性能脈沖紅外熱像評估技術(shù)[J]. 郭偉,董麗虹,王海斗,向明,李慧娟,徐濱士. 中國表面工程. 2018(03)
[7]等高度聚焦算法的超聲相控陣檢測技術(shù)[J]. 章東,桂杰,王曉玲,周哲海. 電子測量與儀器學報. 2018(02)
[8]硬質(zhì)涂層沖擊、沖蝕性能的研究進展[J]. 蔡振兵,王璋,朱旻昊. 機械工程學報. 2017(24)
[9]不銹鋼焊縫中超聲傳播特性及TOFD檢測方法研究[J]. 陳振華,鄭志遠,盧超. 電子測量與儀器學報. 2017(07)
[10]相控陣超聲水浸C掃描自動檢測系統(tǒng)的研制[J]. 周正干,李文濤,李洋,高翌飛. 機械工程學報. 2017(12)
本文編號：3142784
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