Page 251 - 《应用声学》2023年第2期
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第 42 卷 第 2 期             付磊等: 金属增材制件的超声无损检测与评价研究进展                                          439


             能激发出不同波型的超声波信号,如图8 所示,可实                          检测技术对被测工件表面质量要求不高,扫查设备
             现无接触、大范围、高精度的光学系统扫查,是应用                           可集成于制造装置,实现在线监测,在金属增材制造
             于多种条件、型面、材料的金属增材制件超声无损                            缺陷检测领域有较好的发展前景。Levesque 等                  [19]
             检测技术    [18] 。                                    利用激光超声技术结合合成孔径聚焦算法,对镍
                      ԧ ၷ ༏ А             ԧ ၷ ༏ А              基合金增材制件内部缺陷进行成像分析,并将成像
                                 ܦฉ             ີѣᄊ᧛࡛
                                                               结果与 XCT 成像结果进行对比,如图 9 所示,二者
                                                               有良好的对应性。Santospirito等         [20]  和Davis等 [21]
                                                               利用激光超声技术成功检测到镍基合金和铝合金

                                                               增材制件中的圆孔和平底孔缺陷。Pieris等                 [22]  提出
                  图 8  激光超声波的热弹效应和热灼效应            [18]
               Fig. 8  The laser ultrasound ablation and in-   一种激光阵列超声技术 (LIPA),将相控阵超声数据
               spire [18]                                      采集和处理算法应用于激光超声技术,成功检测到
                 激光超声检测属于非接触式超声检测,无需耦                          铝合金增材制件内部 0.2 mm 大小的缺陷。以上研
             合剂,能灵活地产生各类波形,有效识别近表面缺                            究论证了激光超声技术对于金属增材制件缺陷检

             陷,且适用于几何结构复杂工件的检测。激光超声                            测的适用性。

















                                            (a) ༏Аᡔܦೝ฾                     (b) XCTੇϸ
                                    图 9  镍基合金增材制件的激光超声 C 扫、B 扫和 XCT 成像             [19]
                        Fig. 9 C-scan、B-scan image of laser ultrasound and XCT iamge of Inconel718 AMpart [19]


                 在金属增材制件近表面缺陷检测的研究方                            证扫查结果。结果表明,该方法能有效检测逐层
             面,Everton 等  [23]  提出一种粉末床熔融技术增材                  堆积过程中出现的微小缺陷、近表面缺陷和表面
             制件近表面缺陷检测的方法,利用瑞利波成功                              缺陷。
             检测到距表面 1.5 ∼ 2.5 mm 区域内的孔隙缺陷,                         激光超声检测结合了超声检测的高精度和光
             并进一步论证了激光超声在近表面缺陷识别的                              学检测非接触的优点,独特的超声波激发方式使其
             适宜性。                                              对于其他超声检测技术难以检测的近表面缺陷,也
                 在金属增材制件在线检测的研究方面,Million                      具有较好的检测效果。针对在线检测的应用方面,
             等  [24]  设计了一套激光超声在线扫查装置,如图 10                    部分研究人员已经研发出了在线扫查设备,可实现
             所示,利用瑞利波实现对沉积层的超声 B扫描成像,                          增材制造过程的逐层扫查。
             成功检测到近表面 0.05 mm 大小的缺陷,并基于瑞
             利波声速在缺陷位置处的变化与缺陷大小的关系,                            2.2  金属增材制件的超声无损评价
             提出一种缺陷定量检测的方法。                                        传统工件的超声无损评价基于超声检测的物
                 Cerniglia 等 [25]  提出一种用于激光粉末沉积技               理基础,通过测量超声波在工件内部的可测参量,包
             术增材制造过程的激光超声在线检测方法。利用                             括声速、衰减和背散射特征等,对被测工件的微观组
             声场模拟对扫查过程进行分析,优化扫查设备,验                            织结构和力学性能进行检测与评定。目前超声检测
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