基于超声相控阵技术的铝合金压铸件缺陷检测研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jerryfong
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压力铸造是金属加工技术中一种主要的方法,该方法所生产出来的压铸件被广泛地运用于各个领域。铝合金压铸件凭借其耐腐蚀性好、重量轻等优点已成为全球第二大金属使用量材料,然而铝合金压铸件在生产或者使用的过程中会产生缺陷,缺陷的产生不仅会造成财产损失还会造成严重的人身安全隐患。因此,对铝合金压铸件进行缺陷检测研究显得更加的迫在眉睫。本文首先对铝合金压铸件缺陷的类型及其特征进行了详细介绍,提出了几种检测方法,最终确定利用超声相控阵方法进行检测。超声相控阵探头检测的一个显著优点是使用一个探头就可以产生声束的偏转以及聚焦,从而对工件不同角度和深度位置进行缺陷检测。因此,选择超声相控阵探头实现对铝合金压铸件的缺陷检测,并研究了其发射接收的原理,对超声波在铝合金压铸件中偏转与聚焦的延时法则进行了设计计算。为了提高检测效果,对换能器探头的排列方式以及其基本结构进行了研究,最终选择了一维线性相控阵探头作为检测探头。对所选择的换能器的指向性进行了分析,得出了换能器探头选择的三个标准。应当将声束的主瓣宽度尽可能的减少,对于栅瓣的存在应当消除,旁瓣的幅值应当尽量降低。使用MATLAB软件对不同参数的换能器探头进行仿真研究,在满足探头设计标准的前提下,确定出探头的各个参数。对经不同窗函数调制的正弦激励信号以及负方波激励信号进行了研究。通过仿真其不同波形波数在铝合金压铸件中的传播,对超声回波信号从能量值以及品质因数两个参数值进行分析,确定负方波激励信号作为铝合金压铸件的检测激励信号。根据聚焦声束特性以及超声波在水与铝合金压铸件中传播时的理论近场长度,确定检测时的换能器孔径。通过模拟相控阵探头在水和铝合金压铸件中的传播路径,确定了水与铝合金压铸件液固界面延时法则的设计方法。搭建铝合金压铸件缺陷检测实验平台,对含有不同尺寸以及不同缺陷类型的压铸件进行了检测。介绍了制备的不同种类缺陷的铝合金压铸件结构尺寸,根据不同的结构尺寸,确定了扫查步距、水距以及聚焦深度等检测参数。对制备的不同缺陷类型的压铸件试样进行了检测,使用小波分析对获得的实验数据进行了分析,得到不同种类缺陷的能量特征向量,为实际铝合金压铸件超声检测过程中缺陷类型的识别奠定了基础。
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