Page 38 - 无损检测2022年第四期
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韩 波,等:
连续 SiC 纤维钛基复合材料制件的超声底波监控检测
表 1 10MHz探头检测不同位置 ϕ2.0mm 球孔缺陷的底波反射差模拟结果 ΔdB
水距 20mm 时缺陷与正常部位底损差 水距 76mm 时缺陷与正常部位底损差
缺陷位置
端面检测 内圆周向检测 外圆周向检测 端面检测 内圆周向检测 外圆周向检测
上结合界面 2.3 3.0 2.2 1.9 1.4 2.2
纤维束中间 2.9 3.9 2.3 2.8 2.2 2.5
下结合界面 3.3 3.4 2.3 2.3 1.6 1.1
表 2 模拟声场参数 mm
声场参数 外圆周检测 内圆周检测 端面直入射
焦点深度( 金属中) 13.0 9.0 5.0
零件中焦柱长度
15.7 10.1 10.4
( -6dB )
焦点直径( x 向) 2.7 1.3 2.4
焦点直径( y 向) 2.2 1.7 2.4
10 MHz 聚 焦 探 头 检 测 端 面 下 界 面 位 置 的
ϕ 2.0mm 球孔底损模拟结果如图 6 所示, 模拟中发
现, 底损差最大的位置并不在孔缺陷的正下方, 而是
位于孔缺陷正下方 2mm~3mm 处。
结合模拟结果和可能出现空洞类缺陷的位置和
缺陷扩展方向, 底波监控应在上、 下端面以及内圆周
向进行, 采用 10MHz探头, 水距为 20mm 时, 可检
出直径不小于 2.0 mm 的球孔类缺陷( 与正常部位
底损差不小于 3dB )。 图 5 曲面入射时声场模拟结果
图 6 10 MHz聚焦探头检测端面下界面位置的 ϕ 2.0mm 球孔底损模拟结果
1.4 验证试验 含纤维束的正常部位底波高度调至荧光屏满刻度的
采用上述10MHz和5MHz水浸聚焦探头对图 60%~90% , 此时钛合金基体底波高于荧光屏满刻度
3中尺寸的已知含纤维碎裂缺陷的 TMCs整体叶环 的100% , 见图7 中外圆红、 白色圆环部分显示, 图 7
缺陷样件, 进行了底波监控检测参数的验证试验。选 中红绿( 黄) 色圆环为纤维束部位的底波检测结果, 标
取不同水距( 将焦距落于零件表面、 上结合界面和最 记处均为纤维束碎裂缺陷显示。对此检测结果可以
小水距) 进行底损检测( 检测结果见图 7 )。检测时将 看出, 采用10MHz探头, 水距为20mm ; 采用5MHz
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2022 年 第 44 卷 第 4 期
无损检测
