[发明专利]一种再制造复合材质零件缺陷超声检测方法

说明书

本发明公开一种再制造复合材质零件缺陷超声检测方法。该方法包括：将超声纵波(或横波)探头放在待测零件表面上，设置采样系统的增益参数，采集超声脉冲发射接收仪发射的激励脉冲信号；在零件表面上移动探头，当示波器上显示的始波信号幅值稳定时，采集始波信号；当示波器上出现缺陷信号或底波信号幅值波动明显时，采集超声脉冲发射接收仪接收到的A扫信号及底波信号；将上述信号分别传输到信号分析系统中，作快速傅里叶变换处理；用变换得到的A扫信号及激励脉冲信号相乘的结果除以始波信号平方及底波信号相乘的结果，对相除运算结果进行傅里叶逆变换分析，根据分析结果可以判定被测零件中缺陷的大小及位置。

技术领域

本发明涉及测量领域，特别涉及一种基于超声波检测再制造复合材质零件缺陷的方法。

背景技术

在我国，每年都有大量报废的工程机械、矿山机械、机床、能源设备上的零部件作为废钢铁进行材料级回收，造成环境污染及资源、能源的浪费。再制造是以产品全寿命周期理论为指导，以实现废旧产品性能提升为目标的一种产业。对建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。

先进表面工程技术(激光熔覆、等离子喷涂等)在再制造中的应用，提高了旧件再制造效率，解决了许多再制造难题，最终确保再制造装备零部件的性能质量达到甚至超过原型新品，受到国际同行广泛认同与关注。

再制造零件质量能否达到甚至超过原型新品，质量检测非常关键。实践表明，再制造涂层及基体材料中的气孔、裂纹、夹渣等缺陷是影响再制造零件服役性能和服役寿命的关键因素之一，超声波是国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种缺陷检测技术，具有检测成本低、速度快，设备轻便，对人体无害，现场使用方便等特点，因此本发明基于超声波无损检测技术对再制造零件缺陷进行检测。

检测零件内部的缺陷，目前实际应用中主要采用的是体波(纵波和横波)。采用脉冲反射法检测时，由于探伤仪阻塞时间和始波脉冲宽度的影响，存在着检测盲区(盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距离，表征系统的近距离分辨能力)。对于表层缺陷的检查，目前主要采用的是表面波(瑞利波)。由于表面波的能量集中于表面下下2λ之内(λ为表面波的波长)，检查表面缺陷灵敏度极高。但是，要想检测出埋藏深度大于2λ的缺陷，就需要采用纵波探头(或横波探头)，检测过程中需要更换探头，非常不方便。采用穿透法检测再制造零件缺陷时，虽然不存在检测盲区，但无法确定缺陷的埋藏深度，并且穿透法灵敏度低，不能发现小缺陷。

解决上述问题，国内外有关的研究人员大多采用改进检测仪器的方法。例如，针对特种涂层内部缺陷的检测设计的涂层专用超声显微检测系统，该套系统采用表面/亚表面成像原理，入射纵波以瑞利波入射角入射到样品表面激发出瑞利波，同时入射纵波在样品内部沿着与入射纵波对称的路径返回透镜。相关的资料表明，该系统能检测出涂层内部的裂纹、气孔、涂层与基体脱粘等缺陷。此外，利用可调节聚焦深度的超声显微成像技术，将聚焦声束投射到物质表面或穿透到内部，可实现对材料表层、亚表层和内部缺陷的检测。

相比于常规超声波缺陷检测技术(采用纵波探头(或横波探头)，通过脉冲反射法检测缺陷)，采用上述超检测设备虽然可实现对零件内部及表层缺陷的无损检测，但由于其价格昂贵以及携带不方便等因素，很难在实际应用中得到推广普及。

发明内容

本发明提供了一种再制造复合材质零件缺陷检测方法，采用价格便宜、携带方便的纵波探头(或横波探头)，通过脉冲反射法即可检测出零件中任何位置的缺陷，避免了检测过程中更换不同类型探头的繁琐工艺；相比于国内外同行采用研制新仪器解决脉冲反射法存在检测盲区的问题，本发明在经济性方面更有优势。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于超声纵波的再制造复合材质零件缺陷检测方法，应用于至少包有机玻璃楔块1、超声纵波直探头2、超声脉冲发射接收仪3、A/D采样系统4、数字示波器5、计算机6、信号处理分析系统7的检测装置中，该方法包括：