Page 253 - 《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 441
方法计算具有统计等效性的数字合成超声回波特 背散射特征分析方法的基础上,探索其他行之有效
征,利用计算结果对不同工艺参数制造的 316 不锈 的超声无损评价方法。
钢增材样品进行无损评价,研究其微观组织结构 (3) 进一步探索金属增材制造过程的在线检测
的变化,达到了较好的效果。Sol 等 [32] 利用衍射时 与评价方法,实现生产检测一体化。
差、频域衰减和指数拟合衰减等方法研究铝合金增 (4) 针对复杂形状金属增材制件,研究多自由
材制件的组织各向异性,分析不同成型方向上的超 度扫查系统,对工件进行三维建模并自动规划超声
声波特征,提出材料横波声速和频域衰减对材料微 扫查轨迹。同时也可尝试将涡流检测、射线检测等
观组织结构的变化更加敏感,更适用于增材制造过 其他无损检测技术与超声检测技术相互结合、优势
程中材料微观组织结构微小变化的在线监测。Roy 互补,以求达到更好的检测效果。
等 [33] 提出利用具有多个回波特征的结构化传播路
径,解决样品声速对温度分布缺乏唯一依赖性的问
参 考 文 献
题,研究金属增材制造过程中因热循环作用时间不
同导致的组织不均匀性,利用声速对铝合金增材样 [1] 凌松. 增材制造技术及其制品的无损检测进展 [J]. 无损检测,
品不同区段的温度分布进行测量,分析样品微观组 2016, 38(6): 60–64.
Ling Song. Additive manufacture technique and related
织、残余应力和力学性能的空间分布。Kim等 [34] 提 NDT for its products[J]. Nondestructive Testing, 2016,
出基于超声相速度测量的方法评估 316L 不锈钢增 38(6): 60–64.
材样品的微观组织结构特征,通过样品相速度的差 [2] 卢秉恒, 李涤尘. 增材制造 (3D 打印) 技术发展 [J]. 机械制造
与自动化, 2013, 42(4): 1–4.
异,研究扫描间距、热处理和成型方向等因素对微观
Lu Bingheng, Li Dichen. Development of additive man-
组织结构的影响。Park 等 [35] 提出基于深度学习的 ufacturing (3D printing) technology[J]. Machine Building
金属增材制件孔隙率的超声表征方法。制备多梯度 and Automation, 2013, 42(4): 1–4.
[3] 赵剑峰, 马智勇, 谢德巧. 金属增材制造技术 [J]. 南京航空航
孔隙率增材样品,利用脉冲反射法对其声速、衰减
天大学学报, 2014, 46(5): 675–684.
系数进行标定,并基于标定结果对样品原始时域回 Zhao Jianfeng, Ma Zhiyong, Xie Deqiao. Metal addi-
波信号进行训练测试,达到了较高的准确率,表明了 tive manufacturing technique[J]. Journal of Nanjing Uni-
versity of Aeronautics and Astronautics, 2014, 46(5):
基于深度学习的超声无损评价方法的潜在可行性。
675–684.
[4] Everson S K, Matthias H, Petros S, et al. Review of in-
3 结论 situ process monitoring and in-situ metrology for metal
additive manufacturing[J]. Material and Design, 2016, 95:
超声无损检测与评价技术是保障金属增材制 431–445.
件质量,促进金属增材制造技术在航空航天、医疗和 [5] 徐滨士, 董世运, 门平, 等. 激光增材制造成形合金钢件质量特
征及其检测评价技术现状 (特邀)[J]. 红外与激光工程, 2018,
军工等关键领域大量应用的重要技术之一,近年来 47(4): 8–16.
取得了广泛关注。目前的研究面临诸多挑战,可借 Xu Binshi, Dong Shiyun, Men Ping, et al. Quality char-
鉴的方法有限,但同时也迎来难得的发展机遇。本 acteristics and nondestructive test and evaluation tech-
nology for laser addtive manufacturing alloy steel compo-
文从宏观缺陷检测和微观组织结构及力学性能的 nents(invited)[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018,
无损评价两大方面,对超声无损检测与评价技术在 47(4): 8–16.
金属增材制造领域应用的现状和研究成果进行了 [6] Thijs L, Sistiaga M L M, Wauthle R, et al. Strong mor-
phological and crystallographic texture and resulting yield
总结。针对目前的难点和不足,对未来的应重点关 strength anisotropy in selective laser melted tantalum[J].
注的研究方向给出如下建议: Acta Materialia, 2013, 61(12): 4657–4668.
(1) 研究制备工艺参数及后处理手段对缺陷生 [7] 杨平华, 史丽军, 梁菁, 等. TC18 钛合金增材制造材料超声检
测特征的试验研究 [J]. 航空制造技术, 2017, 17(5): 38–42.
成、类型、形态及分布的影响,建立其与超声检测
Yang Pinghua, Shi Lijun, Liang Jing, et al. Experimen-
参数的映射关系,以此改进制造过程,提升成型件 tal research on ultrasonic characteristics of TC18 additive
质量。 manufacturing titanium alloy[J]. Aeronautical Manufac-
turing Technology, 2017, 17(5): 38–42.
(2) 针对金属增材制件组织的各向异性和非均
[8] Kok Y, Tan X P, Wang P, et al. Anisotropy and het-
匀性,开展相应声学特性研究,在传统声速、衰减和 erogeneity of microstructure and mechanical properties in