CN109855578B - 一种基于表面形貌粗糙度的工件内部缺陷检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于表面形貌信息进行内部缺陷检测的方法,属于无损检测领域。该方法根据表面形貌粗糙度的大小与内部缺陷之间的关系,通过声发射信号的传输特性的变化得到工件是否存在缺陷的方法。通过研究同一工件在无缺陷和存在内部缺陷的情况下,表面粗糙度大小的变化来揭示内部缺陷对表面形貌变化的影响。本发明旨在利用声发射信号得到工件表面形貌信息并对其进行研究,通过了解表面粗糙度大小的变化去建立内部缺陷与表面形貌之间的对应关系。通过表面形貌信息粗糙度的变化预测工件内部是否存在缺陷。将粗糙度大小和内部缺陷联系起来,可以为内部缺陷的检测提供一种新的检测方法。

Description

一种基于表面形貌粗糙度的工件内部缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及一种工件内部缺陷检测方法,主要涉及一种基于表面形貌粗糙度的内部缺陷检测方法。
背景技术
表面形貌(surface topography),是指在机械加工、电化学加工、表面处理、喷涂镀层等加工工艺实现的工件表面形态。表面形貌信息是由表面粗糙度、表面波纹度和形状误差组成,它们是在工件的测量中用传感器得到的,分别处于各个不同的频带。表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状的一个重要指标,对工件表面质量有很大影响。而且,大多数工件的失效均源于其零件表面,工件内部是否存在缺陷会间接的影响工件的表面形貌信息。对表面的粗糙度进行更精确地提取,建立表面粗糙度与工件内部是否存在缺陷的相关关系在理论上是非常必要的,而且具有重要的工程实用价值。另外,加工流程的改变,像刀具磨损的不同、加工过程中条件的改变、工艺操作、使用过程中造成的工件表面磨损等均会导致工件表面的改变,而零件微观的形状特征都极大的影响着它的各种技术性能及使用功能。
对于工件内部缺陷的检测方法目前主要是基于声发射,超声,红外线,磁粉等常用的无损检测手段,属于接触式测量。但是很多机械结构内部零件及其复杂,我们不能直接进行检测,本发明属于非接触式检测,将声发射信号的传输特性、工件表面的粗糙度和内部缺陷联系起来,为工件内部缺陷的检测提供了一种新的检测方法。
声发射信号波的衰减机制为:假设声发射信号波在介质中传播的距离为x,则传播时的振幅或是声压可表示为:
Px=P0e-ax (1)
其中Px为距离声发射源为x处的声压,P0为声发射源的起始声压,a为声压或幅值的衰减系数,x表示测量点距离声发射源的距离。声发射信号波在介质中传播,其能量的衰减也具有类似的规律:
Ex=E0e-kx (2)
其中Ex为距离声发射源为x处的声压值,E0为声发射源的起始声压值,k为声压或幅值的衰减系数,x表示传感器布置点与声发射源的距离。根据声发射信号的衰减机制,得到声发射信号的传输特性,建立工件内部有无缺陷造成的工件不同表面粗糙度和传输特性之间的关系,进而提供一种新的检测方法。
发明内容
本发明主要是为了提供一种基于表面形貌粗糙度的工件内部缺陷检测方法,把内部缺陷与粗糙度联系起来,通过粗糙度的变化预测公布关键是否存在内部缺陷。在不损坏工件完整性的基础上,通过探究表面形貌粗糙度变化了解工件内部是否存在缺陷,省时省力,达到节能减排的效果。
本发明通过以下技术方案可以实现以上目的:
一种基于表面形貌粗糙度的内部缺陷检测方法,方法的主要组成部分包括:激励模块、检测模块、计算模块、判断模块和结果显示模块;其特征在于:所述的激励模块与检测模块相连接;所述的检测模块与计算模块连接;所述的计算模块与判断模块相连接;所述的判断模块与结果显示模块相连接。
所述的方法通过激励模块激励声发射信号,在检测模块中对检测的工件进行检测,得到工件的基本信息,在计算模块对检测到的声发射信号信息进行计算,将结果发送到判断模块进行判断,最后在结果显示模块将结果显示出来。
所述的方法对存有缺陷和无缺陷的试块通过激励模块选择声发射信号激励,得到工件的表面形貌信息;在计算模块将表面形貌信息进行剥离,选择表面形貌信息最明显的表面粗糙度作为特征信息和声发射信号的传输特性连接起来,得到一定的对应关系。
所述的方法激励模块包括不同类型的波形信号,如正弦波,余弦波等,可以根据需要选择不同的情况选择不同的波形进行信号激励。
所述的方法判断模块包含已经建立起来的多种对应关系,当计算模块将结果传递到判断模块后,判断模块调取相对应的关系模式进行判断。
一种基于表面形貌粗糙度的内部缺陷检测方法所使用的方法,其特征是:主要包括以下步骤:
(1)第一步:
对无缺陷的工件进行声发射信号激励后,进行检测得到表面形貌信息;对同一工件施加外力营造缺陷后,进行声发射信号激励后,进行检测得到表面形貌信息;
(2)第二步:
对得到的同一工件内部没有缺陷和内部存在缺陷的表面形貌信息进行分析,获取工件内部没有缺陷和内部存在缺陷的表面粗糙度;
(3)第三步:
建立工件内部没有缺陷和内部存在缺陷表面粗糙度与声发射激励信号传输特性之间的对应关系;
(4)第四步:
准备多组未知内部是否存在缺陷的工件,并对其进行检测;
(5)第五步:
通过计算模块进行计算后,获取工件的表面粗糙度,将得到的表面粗糙度结果传递到判断模块进行判断;
(6)第六步:
与已建立了的粗糙度和信号传输特性的对应关系进行比对,得出结果。
与现有的方法相比,本发明具有的有益效果是:1、利用声发射信号得到工件表面形貌信息并对其进行研究,通过了解表面粗糙度大小的变化去建立内部缺陷与表面形貌之间的对应关系;2、更方便快捷,通过表面形貌信息的变化预测工件内部是否存在缺陷,把内部缺陷与粗糙度联系起来,从而通过粗糙度的变化预测公布关键是否存在内部缺陷;3、在不损坏工件完整性的基础上,通过探究表面形貌粗糙度变化了解工件内部是否存在缺陷,省时省力。
附图说明
图1为本发明的方法示意图。
图2为本发明的方法工作流程图。
具体实施方式
结合附图进行说明具体的实施方式:
实施例一:附图1
一种基于表面形貌粗糙度的内部缺陷检测方法,方法的主要组成部分包括:激励模块、检测模块、计算模块、判断模块和结果显示模块;其特征在于:所述的激励模块与检测模块相连接;所述的检测模块与计算模块连接;所述的计算模块与判断模块相连接;所述的判断模块与结果显示模块相连接。
所述的方法通过激励模块激励声发射信号,在检测模块中对检测的工件进行检测,得到工件的基本信息,在计算模块对检测到的声发射信号信息进行计算,将结果发送到判断模块进行判断,最后在结果显示模块将结果显示出来
实施例二:
所述的方法对存有缺陷和无缺陷的试块通过激励模块选择声发射信号激励,得到工件的表面形貌信息;在计算模块将表面形貌信息进行剥离,选择表面形貌信息最明显的表面粗糙度作为特征信息和声发射信号的传输特性连接起来,得到一定的对应关系。
所述的方法激励模块包括不同类型的波形信号,如正弦波,余弦波等,可以根据需要选择不同的情况选择不同的波形进行信号激励。
所述的方法判断模块包含已经建立起来的多种对应关系,当计算模块将结果传递到判断模块后,判断模块调取相对应的关系模式进行判断。
实施例三:
附图2是本发明的方法工作流程图,其主要步骤包括:信号激励,检测提取表面形貌信息,信息处理建立对应关系,结果判定;具体实施步骤为:
(1)第一步:
对无缺陷的工件进行声发射信号激励后,进行检测得到表面形貌信息;对同一工件施加外力营造缺陷后,进行声发射信号激励后,进行检测得到表面形貌信息;
(2)第二步:
对得到的同一工件内部没有缺陷和内部存在缺陷的表面形貌信息进行分析,获取工件内部没有缺陷和内部存在缺陷的表面粗糙度;
(3)第三步:
建立工件内部没有缺陷和内部存在缺陷表面粗糙度与声发射激励信号传输特性之间的对应关系;
(4)第四步:
准备多组未知内部是否存在缺陷的工件,并对其进行检测;
(5)第五步:
通过计算模块进行计算后,获取工件的表面粗糙度,将得到的表面粗糙度结果传递到判断模块进行判断;
(6)第六步:
与已建立了的粗糙度和信号传输特性的对应关系进行比对,得出结果。

Claims (4)

1.一种基于表面形貌粗糙度的内部缺陷检测方法,方法的主要组成部分包括:激励模块、检测模块、计算模块、判断模块和结果显示模块;
对同一个存有缺陷和无缺陷的工件通过激励模块选择声发射信号激励,得到工件内部存有缺陷和无缺陷的表面形貌信息;在计算模块将表面形貌信息进行剥离,选择表面形貌信息最明显的表面粗糙度作为特征信息和声发射信号的传输特性连接起来,得到一定的对应关系;
其特征在于:所述的激励模块与检测模块相连接;所述的检测模块与计算模块连接;所述的计算模块与判断模块相连接;所述的判断模块与结果显示模块相连接;
方法主要包括以下步骤:
(1)第一步:
对无缺陷的工件进行声发射信号激励后,进行检测得到表面形貌信息;对同一工件施加外力营造缺陷后,进行声发射信号激励后,进行检测得到表面形貌信息;
(2)第二步:
对得到的同一工件内部没有缺陷和内部存在缺陷的表面形貌信息进行分析,获取工件内部没有缺陷和内部存在缺陷的表面粗糙度;
(3)第三步:
建立工件内部没有缺陷和内部存在缺陷表面粗糙度与声发射激励信号传输特性之间的对应关系;
(4)第四步:
准备多组未知内部是否存在缺陷的工件,并对其进行检测;
(5)第五步:
通过计算模块进行计算后,获取工件的表面粗糙度,将得到的表面粗糙度结果传递到判断模块进行判断;
(6)第六步:
与已建立了的粗糙度和信号传输特性的对应关系进行比对,得出结果。
2.根据权利要求 1 所述的方法,其特征是:通过激励模块激励声发射信号,在检测模块中对检测的工件进行检测,得到工件的基本信息,在计算模块对检测到的声发射信号信息进行计算,将结果发送到判断模块进行判断,最后在结果显示模块将结果显示出来。
3.根据权利要求 1 所述的方法,其特征是:激励模块包括不同类型的波形信号,可以根据需要选择不同的情况选择不同的波形进行信号激励。
4.根据权利要求 1 所述的方法,其特征是:判断模块包含已经建立起来的多种对应关系,当计算模块将结果传递到判断模块后,判断模块调取相对应的关系模式进行判断。
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