Page 104 - 无损检测2021年第四期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202104014

增材制造高温合金的相控阵超声检测

林珊珊 , 康 达 , 王宏宝 , 黄 鑫 , 任树贵 , 吴慧慧 , 马兆光 , 季连源 , 李 鹏 , 张 宏 1
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( 1. 北京动力机械研究所, 北京 100074 ; 2. 北京新兴日祥科技发展有限公司, 北京 100176 ;

3. 安泰科技股份有限公司, 北京 100081 )
摘 要:为了实现增材制造产品内部缺陷的有效检出, 选取增材制造中激光选区熔化成型技

术制造的 GH3536 合金为研究对象, 测定了超声沿声束入射面的声速、 衰减系数及主频偏移, 然后
通过优化聚焦法则实现了不同尺寸平底孔的有效检出, 并对某典型结构件开展了实际检测, 结果表
明, 相控阵超声检测能够实现材料内部缺陷的有效检出及定位。
关键词:增材制造; GH3536 合金; 相控阵超声检测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 04-0062-04

Phasedarra yultrasonictestin g ofhi g htem p eratrueallo y fabricatedb y additivemanufacturin g

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LINShanshan , KANGDa , WANGHon g bao , HUANGXin , RENShu g ui , WUHuihui , MAZhao g uan g 1 ,

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,
JILian y uan , LIPen g ZHANGHon g 1

( 1.Bei j in gPowerMachiner y Institute , Bei j in g100074 , China ;

2.Bei j in gXinXin gRiXian gScience& Technolo gyDevelo p mentCo. , Ltd. , Bei j in g100176 , China ;

3.AdvancedTechnolo gy & MaterialsCo. , Ltd. , Bei j in g100081 , China )

Abstract : Inordertorealizetheeffectivedetectionofinternaldefectsinadditivemanufacturedp roducts , thetest

sam p leofGH3536allo y fabricatedb y selectivelasermeltin g ( SLM ) wasselected , anddataac q uisitions y stem was

establishedtoac q uirevelocit y , attenuationcoefficientand mainfre q uenc y mi g ration.Thensidedrilledholeswith

differentsizeweretestedb y o p timizin g thefocallaw , andthet yp icalstructural p artswasdone.Theresultsshowed

that , theinternaldefectsinmaterialscouldbeeffectivel ydetectedandlocatedb yp hasedarra yultrasonictestin g .

Ke ywords : additivemanufacturin g ; GH3536allo y ; p hasedarra yultrasonictestin g
增材制造技术以其制造自由度高、 精度高、 节约 究机构均开展了研究。德国弗朗霍夫无损检测研究
时间等优势被广泛应用于航空航天领域, 按照所用 所利用相控阵超声检测技术评估增材制造产品的材
材料状态及成型方法分类, 其可分为熔融沉积、 光固 料各向异性和组织特征 [ 4 ] 。美国国家航空航天局采
化立体、 分层实体制造、 电子束选区熔化、 激光选区 用传统超声检测方法和相控阵超声检测方法对增材
熔化等 [ 1-3 ] ; 增材制造常用的材料主要为钛合金、 高 制造技术制造的钛合金、 铝合金件进行内部质量检
温合金等。在制造过程中, 受热、 力等因素的影响, 测, 证明了通过相控阵 B 扫查能够有效识别出材料
零件内部会出现裂纹、 气孔、 未熔合等多种缺陷, 因 内部的孔隙和未熔合缺陷 [ 5 ] 。北京航空制造工程研
此如何开展增材制造产品的无损检测工作显得尤为 究所韩立恒等 [ 6 ] 初步研究了超声相控阵检测技术在
重要。 A-100 钢电子束熔丝成型制件中的应用, 得出了微
针对增材制造产品的无损检测问题, 国内外研 观组织结构对检测技术的应用有较大影响, 且超声
波入射方向和角度对微裂纹的识别非常关键的结
论。西北工业大学阮雪茜等 [ 7 ] 研究对比了 TC4 钛
收稿日期: 2020-06-23
合金锻件与增材制造产品的声学特征, 发现 TC4 锻
作者简介: 林珊珊( 1973- ), 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事无
损检测及精密测量相关研究工作 件的声速大于增材制造产品的, 而衰减系数则反之,

同时分析了 TC4 钛合金增材制造产品不同热处理
通信作者: 康 达, kan g _ da@126.com
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2021 年 第 43 卷 第 4 期

无损检测