Page 53 - 无损检测 2021年第六期

林立志, 等:

激光选区熔化增材制造 Ti-6Al-4V 钛合金的超声检测

表4 为 A , B , C , D 四 组检测试验的检 测 参 数。 取 ϕ 8mm 圆柱进行工业 CT 分析, 验证超声检测

A , B组使用探头型号为 3 ( 5MHz聚焦探头), 扫查 方法的有效性, 并确定缺陷类型及尺寸等。单个异
#

灵敏度都为在 DAC 的基础上提高 12dB ( 0.4mm 常显示的 C 扫图像及波形如图 6 所示。
ϕ
平底孔当量), 区别在 于水距分别为 150 mm 以及

50mm ; C , D 组使用探头型号为 2 ( 10 MHz聚焦

#

探头), 扫查灵敏度同样为 ϕ 0.4 mm 平底孔当量,

区别在于水距分别为 36 , 76 mm ; 检测时根据探头

的近表面分辨力来设置可扫查范围。
表 4 检测参数
分组 探头规格 水距 / mm 灵敏度 / dB
A 组 3 ( 5 MHz聚焦) 150 DAC+12

#
B 组 3 ( 5 MHz聚焦) 50 DAC+12

#
图 6 单个异常显示的 C 扫图像及波形示意
C 组 2 ( 10 MHz聚焦) 36 DAC+12

#
#
D 组 2 ( 10 MHz聚焦) 76 DAC+12 图 7 为 1 试样的 CT 检测结果。与无缺陷部

#
位[ 见图 7 ( b )] 相比, 在超声检测发现单显信号的
表5为 A , B , C , D 四组检测参数下的近表面分辨
位置, 工业 CT 检测发现多个密集分布的低密度显
力以及信噪比。由结果可见, 无论使用 5 MHz还是
示[ 见图 7 ( a )], 经分析其为 密 集 分 布 的 层 状 未 熔

10MHz聚焦探头, 均可达到 0.4mm 平底孔当量的

ϕ
检测灵敏度, 信噪比均高于12dB 。在 0.4mm 平底 合缺陷。

ϕ

孔当量检测灵敏度下, 采用 5 MHz聚焦探头时近表

面盲区在 10mm 以上, 采用 10 MHz聚焦探头时近
表面盲区不大于5mm , 可以看出, 10MHz聚焦探头

的近表面分辨力明显优于 5 MHz聚焦探头的。因

此, 推荐选用 10 MHz聚焦探头进行检测。通过对
10MHz聚焦探头在不同水距下的分辨力和信噪比

进行对比发现, 对于厚度为 50mm 的 SLM 成型试

件, 水距为 36mm ( 焦点落于 10 mm 处) 和 76mm
( 焦点落于表面) 时的近表面分辨力略有差异, 焦点

在表面时的近表面分辨力约为 3 mm , 优于焦点落
于被检件内部的分辨力( 4mm ), 因此建议将焦点落

于表面进行检测。
表 5 不同探头不同水距的近表面分辨力和信噪比
组 近表面分辨力 / mm 信噪比 / dB
A 组 14 15
图 7 1 试样的 CT 检测结果
#
B 组 15 12
可见, 超声检测有效地检出了选区熔化材料中
C 组 4 18
的异常显示。但由于超声检测所使用探头的焦点直
D 组 3 16
径为 4.8 mm , 难以分辨距离特别近的多个小缺陷

综上所述, 采用 10 MHz聚焦探头, 使焦点落于 ( 总长度为 4mm 左右), 因此上述密集分布的小缺

被检件表面, 当检测灵敏度为 ϕ 0.4mm 平底孔当量 陷所显示的超声信号为单个显示。

时, 近表面分辨力为3mm , 可实现信噪比为16dB 的

3 结论
最佳检测效果。
2.3 超声检测异常部位的验证 ( 1 )选 区 熔 化 Ti-6Al-4V 钛 合 金 沉 积 方 向 声

针对1 试件沿沉积方向超声检测发现的单个异 速 略 高 于 垂 直 于 沉 积 方 向 的 , 沉 积 方 向 声 速 为
#

( 埋深为 27.99mm , 当量为 0.8~8.5dB ),
常显示 F 1 ( 下转第 44 页)
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测