钛合金扩散焊水浸超声相控阵相位迁移成像方法

钛合金广泛应用于航空航天等工业制造领域,扩散焊是钛合金构件连接的一种主要方式,连接质量对构件的安全使用非常重要。针对钛合金扩散焊典型内部缺陷的检测开展水浸超声相控阵检测研究。首先根据高斯叠加定理研究不同水深对相控阵声场的影响,以确定适合的水层厚度;其次建立含典型缺陷钛合金扩散焊有限元模型,模拟水浸超声相控阵检测过程并采集检测数据;最后将超声相控阵平行聚焦扫描数据根据相位迁移原理进行频域合成孔径成像。研究结果表明:利用超声相控阵聚焦扫描数据进行双介质频域合成孔径成像,相比相控阵传统B扫成像,除检测出传统成像方法无法成像的直径0.2 mm微孔缺陷外,对比率平均提升了6.39 dB,缺陷定位精度在1.3%以内,该方法可为钛合金扩散焊缺陷的水浸超声相控阵检测提供理论指导。

铸造不锈钢机匣R角区域的水浸超声相控阵检测技术

大型燃气涡轮发动机不锈钢机匣结构中包含大量R角区域,该区域因壁厚较大且是曲面结构,制造过程中容易出现微裂纹、气孔、夹杂等缺陷。射线检测因受到R角曲面的形状限制而无法布置射线底片,并且大厚度R角区域也很难被射线穿透,造成射线检测灵敏度下降、缺陷出现漏检。由此,提出大型不锈钢机匣R角区域内部缺陷的超声水浸相控阵检测技术。将相控阵探头布置于机匣内环曲面,通过修正曲面聚焦法则控制阵元发射超声波在R角区域形成聚焦声场;通过建立数值仿真模型分析聚焦法则修正前后的声场聚焦性能,同时分析了水距对聚焦声场的影响;最后,基于修正的聚焦法则和优化的水距开展机匣R焦区区域的超声相控阵检测试验。结果表明:通过曲面聚焦法则修正和水距优化可在R角区域形成聚焦声场,该区域扇形扫描图像质量得到明显改善;能够显示Φ1.5 mm当量尺寸的横孔缺陷并具有良好的检测分辨率,-6 dB法下定量相对误差低至6.7%。