近表面疲劳裂纹的水浸式非共线横波混频检测方法研究

针对近表面疲劳裂纹检测问题,开展了水浸式非共线横波混频检测方法研究。在材料非线性、水/试件界面和疲劳裂纹不同非线性源情况下,分析相互作用角和频率比对混频非线性效应的影响规律。在此基础上,对有无近表面疲劳裂纹试件沿着深度方向进行扫查检测。结果表明,在不同非线性源情况下,混频特征图具有显著差异,根据混频特征图中和频纵波峰值及其对应相互作用角可对试件近表面疲劳裂纹进行检测;水/试件界面对近表面疲劳裂纹非共线横波混频检测具有一定影响,去参考检测方法可显著降低水/试件界面的影响,实现对近表面疲劳裂纹的有效检测。

碳素钢铸坯表面横裂纹原因分析与控制

某炼轧厂碳素钢因生产工艺控制及过程参数使用不当,造成轧后表面翘皮、舌头状及指甲状结疤缺陷突出。通过去除铸坯表面氧化铁皮、边部酸蚀等方式检查轧后缺陷批次表面质量,发现铸坯表面横裂纹、角部横裂纹是造成该缺陷的主要原因。通过对该系列钢种工艺C含量、生产过程结晶器振动参数及扇形段二次冷却水强度进行优化,达到减少铸坯表面横裂纹及角部裂纹的目的,从而降低铸坯轧后结疤率。

SPA-H耐候钢表面缺陷原因分析及控制

内容导读集装箱板用钢SPA-H通过加入Cu等合金元素增强耐海洋环境大气腐蚀,SPA-H热轧钢卷在轧钢生产过程中出现批量表面裂纹和起皮缺陷,采用光学显微镜和能谱仪对缺陷位置进行检验,结合生产过程中的工艺异常情况,分析认为表面裂纹和起皮是由于钢中Cu在加热过程中的选择性氧化,造成Cu元素富集达到一定程度时钢材出现“铜脆”现象。通过改善加热工艺,减少SPA-H铸坯在加热段停留时间,减少SPA-H铸坯在加热炉总停留时间,消除了表面裂纹和起皮缺陷。

Hilbert时频谱在轴承内圈近表面缺陷识别中的应用

轴承作为航空航天等高端应用中的重要部件,对其内部及近表面缺陷高精度检测是保障轴承高质量的关键。在轴承的超声缺陷检测中,轴承近表面微小缺陷信号淹没在表面或底面回波信号中,存在缺陷检测盲区,难以保证轴承质量。针对上述问题,提出采用Hilbert时频谱实现轴承内圈近表面缺陷识别的方法。对样品人工缺陷实测超声信号分别基于Hilbert-Huang变换和小波变换在时频域进行比较研究,利用卷积神经网络(CNN),通过交叉实验验证Hilbert时频谱和小波时频图对轴承内圈近表面缺陷识别的可靠性。结果表明,利用Hilbert时频谱对轴承内圈近表面缺陷的识别比小波时频图更有效,并能同时对上、下表面微小缺陷进行分类。这有效提高了轴承内圈近表面缺陷检测精度,识别的平均准确率为98.83%,为近表面缺陷识别提供了新方法。

纵波双晶直探头检测中厚钢板近表面缺陷的试验研究

中厚钢板的超声检测常采用纵波双晶直探头,根据双晶直探头原理,阐述焦距的选择原则,针对双晶直探头检测钢板近表面缺陷的能力进行试验和分析。试验结果表明:随着焦距的增加,双晶直探头对近表面缺陷的检测灵敏度逐渐降低;焦距为5~10 mm的双晶直探头有利于检测近表面缺陷。因此,为实现中厚板全体积检测,应选用两种不同焦距的双晶探头相互补充。

预应力热轧盘条表面裂纹缺陷分析及改进措施

热轧盘条是预应力钢丝和钢绞线生产的原材料,表面裂纹缺陷是热轧盘条最常见问题之一,本文对该缺陷形成原因进行深入研究,并制定相应的改进措施,从而提高热轧盘条成品质量稳定性。

一种基于超声TOFD法的近表面缺陷检测模式

针对常规超声TOFD法存在近表面检测盲区的问题,提出一种纵波三次反射的TOFDW检测模式.分析了TOFDW模式的声传播特性,并阐明了该模式的检测原理.通过人工缺陷检测,研究了该模式检测信号和图像特征及检测灵敏度和精度.对实际焊缝进行了检测,并通过破坏性试验对无损检测结果进行了验证.结果表明,TOFDW模式能够识别常规模式下无法辨别的近表面缺陷,可有效检测到埋藏深度1.0 mm的人工缺陷;同时,该模式具有较高的量化测量精度,近表面人工缺陷埋藏深度测量的平均绝对误差不超过0.3 mm.

研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应

根据激光激发声表面波的热弹运动方程及热传导方程,采取有限元技术对方程进行求解,得到声表面波传播波形图.当声表面波经过近表面缺陷时,声表面波与近表面缺陷之间产生一种振荡效应,通过近表面缺陷的振荡波形幅值存在一个逐渐增加后又逐渐减小的过程.当声表面波经过不同深度的近表面缺陷时,振荡信号中心频率存在一定的变化规律.数值仿真结果表明:当近表面缺陷深度从0.1 mm到0.5 mm变化时,振荡效应产生的振荡信号中心频率从0.4 MHz到0.76 MHz变化,振荡信号中心频率与近表面缺陷深度呈近似线性关系,这为近表面缺陷的定量检测提供了一种理论基础.

形态小波在中厚板表面裂纹缺陷检测中的应用

中厚板表面裂纹缺陷在图像中容易受背景噪声和氧化铁皮的影响,传统的图像处理方法很难将裂纹缺陷从图像中检测出来.提出了将形态小波变换应用于中厚板表面裂纹缺陷检测的方法.该方法利用小波分解对突变信号的检测能力,结合裂纹缺陷在形态上近似于直线的性质,将裂纹缺陷从图像中准确提取出来.实验证明形态小波用来检测中厚板表面裂纹缺陷比用其他方法更有效.

高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的分析和评定

对高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的特征、来源、性质和危害性,以及相关标准中的规定进行了分析,提出了一种金相观察+定向压扁的特殊间接试验方法对锅炉管内表面类裂纹缺陷进行间接检验评定,并对GB 5310—2008提出了增加压扁试验抽样比例、把扩口试验作为必检项目等建议。

分形理论在近表面缺陷超声A扫检测中的应用

针对超声相控阵无损检测(NDT)中近表面缺陷识别困难的问题,提出一种基于分形理论的近表面缺陷智能识别方法。运用基于线性插值的盒计数维数算法,计算140组超声A扫(A-Scan)信号的盒计数维数,并运用统计的方法详细分析其分布情况。实验结果表明超声A-scan信号具有分形特性,分形理论可应用于A-Scan信号分析;而且有无缺陷信号的盒维数分布区间差异明显,盒维数可作为A-Scan信号的特征识别近表面缺陷。在超声相控阵自动化检测中,运用分形理论能提高近表面缺陷的检出率,减少人为因素引起的漏检。

杆-杆型复合挤压过程工件杆部表面裂纹缺陷的预测

采用则塑性有限元法对杆杆型复合挤压过程进行了数值模拟，在此基础上，根据模拟计算得到的变形体内的应力、应变场的变化，采用质点跟踪技术，运用韧性断裂准则，对金属变形时产生的工件杆部表面裂纹缺陷进行预测，实验结果表明，数值计算结果与实验结果相当吻合。此项研究对于实际生产中工艺及模具设计提高产品质量方面具有指导性意义。

扩散场重建格林函数检测钢轨近表面缺陷

利用超声相控阵全矩阵捕获功能获取后期时间的扩散场信息,实现钢轨近表面缺陷成像。对扩散场信号进行互相关,重建阵元之间的格林函数,获取阵元之间未延时的响应,恢复被噪声湮没的早期缺陷信息,将波数成像方法用于近表面缺陷的快速成像。采用两种超声相控阵探头在钢轨表面采集实验数据,说明格林函数恢复效果与相控阵阵元的个数和激励频率有关。实验结果清晰地显示了距钢轨表面5-10mm处的缺陷,证实了互相关方法重建格林函数对近表面缺陷检测的有效性。

基于超声散射法的微小缺陷及近表面缺陷的检测

针对常规超声检测法存在对(?)1.0 mm以下的微小缺陷漏检及近表面检测存在盲区的问题,提出一种超声垂直发射背向散射的检测方法。分析了散射模式的声场传播特性,阐明了该模式的检测原理。通过对不同类型和尺寸的人工缺陷检测,分析了该散射方法的检测信号、检测灵敏度及成像图形;通过有限元分析,对散射波声场分布的可靠性进行了验证。结果表明,超声散射法能够识别常规超声检测方法容易漏检的微小缺陷及无法辨别的近表面缺陷,可有效检测(?)0.4 mm的微小缺陷及埋藏深度1.0 mm的近表面缺陷。

含半球形缺陷无限大弹性体表面裂纹的数值分析

为了防止航天器在受到撞击后造成灾难性破坏,选取含半球形表面缺陷和表面裂纹的三维线弹性体(简称表面缺陷裂纹问题)作为研究对象,针对几种相关模型,采用康奈尔大学断裂力学小组编制的FRANC3D边界元软件对断裂分析中的关键参量———应力强度因子进行了数值分析,计算出了含半圆形表面缺陷裂纹体无限大和有限大的界限。半球形表面缺陷影响下,表面裂纹前沿的应力强度因子均随着裂尖与前自由表面间距离的增大而减小。

近表面缺陷的超声TOFDR和TOFDW检测

针对超声TOFD方法存在近表面检测盲区问题,提出了基于二次波的综合超声衍射反射回波方法(TOFDR)和缺陷W衍射反射方法(TOFDW)的检测模式。分析了TOFDR和TOFDW检测方法的超声传播特性,阐明了2种方法的检测原理,研究了它们的近表面理论检测能力。对于TOFDR检测方法,缺陷越近表面,D扫图像分辨特征越好。对于TOFDW检测方法,总体分辨能力大于TOFDR方法,但对于特别浅的近表面缺陷,声波难以识别,而将这2种检测方法综合应用,通过调整检测工艺参数可对近表面缺陷进行识别。通过对人工缺陷试样的检测,研究了综合2种方法结合条件的新检测模式的信号图像特征以及检测灵敏度,2种检测方法结合产生的D扫图像能很好的发现埋藏深度为1 mm的缺陷。

基于超声TOFD直通波及神经网络的近表面缺陷自动识别

针对超声TOFD存在近表面盲区及近表面缺陷自动识别分类的问题,提出了基于超声TOFD直通波及神经网络对近表面孔状缺陷识别分类的方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值,并将该特征值用于BP神经网络对缺陷识别分类。试验结果表明,该方法能够对铝合金板近表面孔状缺陷进行准确、有效的自动识别分类。

基于超声TOFD法直通波幅度分布的近表面缺陷检测

针对超声衍射时差法(TOFD)的近表面检测盲区问题,提出一种基于直通波幅度分布分析的近表面缺陷检测方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值。试验结果表明,该方法能准确检测出埋深1.0mm的人工缺陷,有效地提高了对近表面缺陷的识别能力。

杯-杆型复合挤压过程的数值模拟及其表面裂纹缺陷的预测

采用刚塑性有限元法对杯－杆型复合挤压过程进行了数值模拟，分析了成形过程中的变形力及金属流动规律，根据计算得到的应力、应变场，运用韧性断裂准则，预测了复合挤压变形时产生的表面开裂缺陷。数值计算结果与实验结果相当吻合。

锻件近表面缺陷的超声检测

为了提高锻件的近表面缺陷的超声检测精度,采用三种类型的探头对不同试块的近表面缺陷进行超声检测对比试验。试验结果表明,在兼顾检测灵敏度和检测盲区的情况下,高频窄脉冲延迟块探头能成功检测出距平面表面1mm的ф0.8mm的平底孔,达到了满意的检测效果,可为此类缺陷的工程检测提高参考。