表面质量对汽车增材制造构件超声检测的影响研究文献综述
2020-04-14 16:20:06
1.1目的及意义
在经济全球化和市场竞争日益激烈的背景下, 产品的快速开发和推广已然成为行业竞争的重要手段之一。在这样的发展背景下, 为了能够更好的满足制造业的发展需要, 使得制造业生产出的产品能够满足多种客户需求, 制造技术需要具备较高的柔性, 并在使用的过程中迎合市场需要积极生产小批量或者单件产品。在计算机技术、CAD技术、CAM技术、机械工程技术的快速发展下, 金属增材制造技术应运而生, 成为快速成型领域最具发展前景的技术之一。[1]
金属增材制造技术又叫3D打印技术, 其起源于20世纪末, 是快速成型技术的分支[2],是一种直接使用3D CAD数据作为数字化源头的金属添加式技术流程,直接通过CAD数据导出行业标准格式STL,打造成型高密度金属产品。金属增材制造技术是制造技术领域发展的新方向。增材制造出的产品,可能存在缺陷,还需要进行无损检测。[3]无损检测方法主要包括超声检测法、声发射检测法、射线检测法等几大类。本文主要研究表面质量对汽车增材制造构件超声检测的影响。
1.2国内外研究现状 无损检测技术在金属基复合材料中的应用开始于 20 世纪 90 年代后期,其应用推动了金属基复合材料研究领域的快速发展。用于检测纤维增强金属基复合材料性能与缺陷的无损检测方法主要包括超声检测法、声发射检测法、射线检测法等几大类。随着现代计算机技术和图像信息处理技术的高速发展,无损检测技术又有了长足的进步。新的检测方法,如:计算机层析法、激光全息成像法、激光散斑错位法、激光超声法、相控阵超声检测法、复合式检测方法(如超声
-红外检测法、超声-涡流检测法)等也逐渐发展起来, 先后在金属材料和聚合物基复合材料中得到应用,但在金属基复合材料中的应用不够成熟和广泛。[4]
从评价激光增材制造金属构件应力角度来讲, 华中科技大学胡木林[7]等研究了多道搭接激光熔覆层残余应力测试方法, 测试结果表明, 熔覆层表层残余应力为拉应力, 在过渡区出现了压应力;北京理工大学闫晓玲和装甲兵工程学院董世运[8]等人采用超声表面波对Fe314激光熔覆层表面应力进行评价, 通过对声弹关系曲线的拟合实现激光熔覆层声弹系数的标定, 在此基础上, 分析了微观组织及残余应力对应力评价结果的影响;江苏科技大学刘彬[6]等人采用临界折射纵波对Fe314合金激光熔覆层应力进行评价, 研究结果表明, 在弹性极限范围内, 临界折射纵波信号时间差与应力基本呈线性关系, 应力验证结果最大误差为4.5%。
从评价激光增材制造金属构件内部缺陷角度来讲, 法国国家科学科学研究中心 (French National Centre for Scientific Research, FNCSR) Guillaume Haiat[11-13]等人采用CIVA软件模拟的方法准确定位熔覆层缺陷位置;哈尔滨工业大学刘彬[10]采用超声表面波实现对小于1.2 mm激光熔覆层内缺陷进行检测, 采用超声纵波实现对厚度大于3.0 mm激光熔覆层内部缺陷进行检测;天津工业大学方艳等人针对激光再制造中具有复杂形貌的零件, 提出基于三角网格模型的缺陷识别技术;北京理工大学闫晓玲[5]通过有限元模拟的方法, 对铁基合金激光熔覆层横穿孔、裂纹缺陷回波信号进行模拟, 数值模拟结果与实验测量结果一致。北京动力机械研究所的康达[14]等人针对钨渗铜材料在烧结成型、熔渗等过程中可能出现的孔洞、夹杂、渗铜不均等缺陷,采用水浸超声波检测方法对其进行内部质量检测,并分析检测结果;在此基础之上,将部分典型缺陷C扫描检测结果同射线检测结果进行对比,从而验证水浸超声检测方法的可行性与适用性,达到快速、便捷检测的目的。中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司的郑小康[15]等人探讨了超声波端点反射法在铸件、压力容器的壳体、焊缝以及化工领域的应用与研究现状。