CN116840343A - 一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法 - Google Patents
一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116840343A CN116840343A CN202310570686.7A CN202310570686A CN116840343A CN 116840343 A CN116840343 A CN 116840343A CN 202310570686 A CN202310570686 A CN 202310570686A CN 116840343 A CN116840343 A CN 116840343A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- defect
- unit
- test block
- powder bed
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 title abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 title abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 191
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 139
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co] Chemical class [Cr].[Co] WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 10
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000002247 constant time method Methods 0.000 claims description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012942 design verification Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000013441 quality evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9093—Arrangements for supporting the sensor; Combinations of eddy-current sensors and auxiliary arrangements for marking or for rejecting
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法，该对比试块包括：用于涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检测的对比试验的试块基体单元；设在所述试块基体单元上，用于校验粉末床熔融制件近表面缺陷的涡流检测灵敏度的平底孔单元；和设在所述试块基体单元上，用于验证粉末床熔融制件的近表面缺陷检出能力并辅助缺陷评定的模拟缺陷单元。本发明通过对比相同尺寸与埋深的平底孔单元、球状缺陷单元和层状缺陷单元的涡流检测信号，可用于分析粉末床熔融制件近表面的孔隙和未熔合缺陷的内部未熔化金属粉末颗粒对检测灵敏度和缺陷识别的影响，有助于提高粉末床熔融制件涡流检测结果的可靠性并辅助用于缺陷评定。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，尤其针对飞机结构材料无损检测的一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法。
背景技术
金属增材制造技术为飞机结构减重、降本、增效提供了新途径，在结构创新设计、快速设计验证、小批量零部件快速制造和快速航材支援等方面具有显著优势。然而，金属增材制造零件成形过程中由于各种不连续和不稳定因素形成的气孔、未熔合、裂纹和夹杂物等冶金缺陷影响增材制造产品质量和性能并制约其工程化应用。通过无损检测方法对金属增材制造零件的质量特性进行观察、测量和试验，评估被检测零件是否符合规定的质量验收准则，是进行增材制造产品质量控制、工艺提升和安全保障的有效手段。
采用粉末床熔融工艺成形的金属制件内部往往存在随机分布的微小孔隙和局部未熔合，孔隙缺陷一般呈规则球状或类球状，未熔合缺陷一般具有“近似二维”几何特征呈层状分布在熔覆层或熔覆道之间且在构建方向上不具有显著高度。粉末床熔融制件的冶金缺陷可能在零件使用过程中充当材料失效的起始点、疲劳源或应力集中，被认为是影响金属增材制件力学性能及其疲劳分散性的主要因素之一。现有研究表明，影响粉末床熔融制件疲劳裂纹萌生及扩展的主要变量是缺陷尺寸及其至材料表面的距离，即靠近材料表面的较大尺寸的近表面缺陷是导致结构材料疲劳失效的关键因素。
然而，现有的常规渗透检测、射线检测和超声检测技术在粉末床熔融制件近表面缺陷检测方面局限性较大。虽然工业CT检测技术能够有效识别制件内部缺陷的位置、尺寸和形态，但是CT技术检测成本高且效率低，同时对较大尺寸零件的检测分辨率较低。现有的涡流检测技术及检测设备，经济便携、操作简单，在金属制件近表面缺陷检测方面优势显著。但是，现有的含人工通孔、刻槽、平底孔或圆底孔的涡流检测对比试块，较难适用于粉末床熔融制件近表面孔隙和局部未熔合的缺陷检测评定，这是因为粉末床熔融制件的孔隙和未熔合缺陷内部往往存在部分未熔化的金属粉末颗粒。在金属增材制造零件无损检测和质量评价工程应用中，亟需结合特定缺陷特点和涡流检测原理开发一种适用于粉末床熔融制件涡流检测的对比试块，用于校验粉末床熔融制件近表面缺陷的涡流检测灵敏度，同时有助于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检出能力，提高粉末床熔融制件涡流检测结果的可靠性并辅助用于缺陷评定。
发明内容
本发明公开了一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块，该对比试块包括试块基体单元、平底孔单元和模拟缺陷单元；
其中，所述试块基体单元，用于涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检测的对比试验；
所述平底孔单元，设在所述试块基体单元上，用于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷的涡流检测灵敏度；
所述模拟缺陷单元，设在所述试块基体单元上，用于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检出能力并辅助缺陷评定。
进一步，所述模拟缺陷单元包括球状缺陷单元和/或层状缺陷单元；
所述球状缺陷单元包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构；
所述层状缺陷单元包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构。
进一步，所述平底孔单元包括若干不同直径的圆柱状空心结构，所述圆柱状空心结构竖直设置，一端位于所述试块基体单元下表面，且端部对外开口，另一端为密封端，位于所述试块基体单元内部；
所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构被所述试块基体单元包覆。
进一步，所述平底孔单元、球状缺陷单元和/或层状缺陷单元的之间的距离相等；
且所述平底孔单元的圆柱状空心结构的顶部、球状缺陷单元和层状缺陷单元的中心点至所述试块基体单元上表面的距离相等。
进一步，若干不同直径的圆柱状空心结构、若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的一一对应设置，且数量相等，即不同直径的所述圆柱状空心结构以行等距设置；
不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构以行等距设置；
且相同直径的圆柱状空心结构、内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构以列等距设置。
进一步，所述试块基体单元上设置的若干不同直径所述圆柱状空心结构的之间的间距相等；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构的之间的间距相等；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的之间的间距相等。
进一步，所述试块基体单元上设置的不同直径所述圆柱状空心结构的高度相同；
不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的层厚相同。
进一步，所述试块基体单元的材质为钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢。
进一步，所述内含未熔化金属粉末颗粒为钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢。
本发明的另一目的是提供一种上粉末床熔融制件涡流检测的对比试块的制作方法，该方法包括如下步骤：
S1)试块设计，根据涡流检测需求设计试块基体单元的尺寸及公差，以及平底孔单元和模拟缺陷单元的数量、位置和尺寸，建立三维数字模型；
S2)试块成形，根据S1)建立的三维数字模型使用粉末床熔融工艺成形试块基体单元的毛坯及其内部包覆的模拟缺陷单元，经热处理、冷却、分割后即得到试块基体毛坯；
S3)试块筛选，使用工业CT方法检测试块基体毛坯及其内部的所述模拟缺陷单元，并依据CT检测结果筛选出符合设计要求的试块基体毛坯；
S4)试块加工，将S3)筛选出的试块基体毛坯机械加工矩形平板结构和所述平底孔单元，进行表面处理后，即得到对比试块；
S5)试块验收，采用涡流、射线或工业CT方法对S4)得到的对比试块进行检测评价和对比验证，对满足验收要求的试块记录检测评价方法、检测条件参数和结果，并进行试块标识；对不满足验收要求的试块予以拒收并按照S2)至S5)的步骤重新制作。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案的一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法后，能够有效模拟粉末床熔融制件近表面的孔隙和局部未熔合缺陷，可用于涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检测的对比试验，可用于校验粉末床熔融制件近表面缺陷的涡流检测灵敏度，验证涡流检测法对粉末床熔融制件特定尺寸和埋深近表面平底孔、球状缺陷和层状缺陷的缺陷检出能力。
采用本发明的涡流检测对比试块，通过对比相同尺寸与埋深的平底孔单元、球状缺陷单元和层状缺陷单元的涡流检测信号，可用于分析粉末床熔融制件近表面的孔隙和未熔合缺陷的内部未熔化金属粉末颗粒对检测灵敏度和缺陷识别的影响，有助于提高粉末床熔融制件涡流检测结果的可靠性并辅助用于缺陷评定。
附图说明
图1为本发明的一个实施例对比试块结构组成示意图。
图2为本发明的一个实施例对比试块俯视示意图。
图3为本发明的一个实施例对比试块剖视示意图。
图中：1、试块基体单元；2、平底孔单元；201、第一平底孔；202、第二平底孔；203、第三平底孔；3、球状缺陷单元；301、第一球状缺陷；302、第二球状缺陷；303、第三球状缺陷；4、层状缺陷单元；401、第一层状缺陷；402、第二层状缺陷；403、第三层状缺陷。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，本发明一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块，该对比试块包括：试块基体单元1、平底孔单元2和模拟缺陷单元；
其中，所述试块基体单元1，用于涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检测的对比试验；
所述平底孔单元2，设在所述试块基体单元1上，用于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷的涡流检测灵敏度；
所述模拟缺陷单元，设在所述试块基体单元1上，用于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检出能力并辅助缺陷评定。
所述模拟缺陷单元包括球状缺陷单元3和/或层状缺陷单元4；
所述球状缺陷单元3包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构；
所述层状缺陷单元4包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构。
所述平底孔单元2包括若干不同直径的圆柱状空心结构，若干不同直径的圆柱状空心结构均竖直设置，一端位于所述试块基体单元1下表面，且端部对外开口，另一端为密封端，位于所述试块基体单元1内部；
所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构被所述试块基体单元1包覆。
所述平底孔单元2、球状缺陷单元3和/或层状缺陷单元4的之间的距离相等；
且所述平底孔单元2的顶部、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4的中心点至所述试块基体单元1上表面的距离即埋深相等，如图3所示。
若干不同直径的圆柱状空心结构、若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的一一对应设置，且数量相等，如图2所示。
所述试块基体单元1上设置的若干不同直径所述圆柱状空心结构的之间的间距相等；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构的之间的间距相等；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的之间的间距相等。
所述试块基体单元1上设置的若干不同直径所述圆柱状空心结构的高度相同；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的层厚相同。
所述试块基体单元的材质为钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢。
所述内含未熔化金属粉末颗粒为钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢。
一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块的制作方法，该方法包括如下步骤：
S1)试块设计，根据涡流检测需求设计试块基体单元的尺寸及公差，以及所述平底孔单元和模拟缺陷单元的数量、位置和尺寸，建立三维数字模型；
S2)试块成形，根据S1)建立的三维数字模型使用粉末床熔融工艺成形试块基体单元的毛坯及其内部包覆的模拟缺陷单元，经热处理、冷却、分割后即得到试块基体毛坯；
S3)试块筛选，使用工业CT方法检测试块基体毛坯及其内部的所述模拟缺陷单元，并依据CT检测结果筛选出符合设计要求的试块基体毛坯；
S4)试块加工，将S3)筛选出的试块基体毛坯机械加工矩形平板结构和所述平底孔单元，进行表面处理后，即得到对比试块；
S5)试块验收，采用涡流、射线或工业CT方法对S4)得到的对比试块进行检测评价和对比验证，对满足验收要求的试块记录检测评价方法、检测条件参数和结果，并进行试块标识；对不满足验收要求的试块予以拒收并按照S2)至S5)的步骤重新制作。
实施例一：
参见图1，本发明的一个实施例对比试块结构组成示意图，所述对比试块包括：试块基体单元1、平底孔单元2和模拟缺陷单元；所述模拟缺陷单元包括球状缺陷单元3和/或层状缺陷单元4；其中，所述球状缺陷单元3包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构(例如，直径0.4mm的第一球状缺陷301、直径0.8mm的第二球状缺陷302、直径1.2mm的第三球状缺陷303)；所述层状缺陷单元4包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构(例如，直径0.4mm的第一层状缺陷401、直径0.8mm的第二层状缺陷402、直径1.2mm的第三层状缺陷403)；所述平底孔单元包括若干不同直径的圆柱状空心结构(例如，直径0.4mm的第一平底孔201、直径0.8mm的第二平底孔202、直径1.2mm的第三平底孔203)。
具体实施时，所述平底孔单元2竖直设置，所述圆柱状空心结构的一端位于所述试块基体单元1下表面，且端部对外开口，另一端为密封端，位于所述试块基体单元1内部；所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构被所述试块基体单元1包覆。
具体实施时，所述平底孔单元2、球状缺陷单元3和/或层状缺陷单元4的之间的距离相等(例如，第一平底孔201、第一球状缺陷301和第一层状缺陷401的之间的距离均为25mm)；且所述平底孔单元2的顶部、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4的中心点至所述试块基体单元1上表面的距离即埋深相等(例如，第二平底孔202的顶部、第二球状缺陷302和第二层状缺陷402的中心点至试块基体单元1上表面的距离即埋深均为1.0mm)。
具体实施时，若干不同直径的圆柱状空心结构(例如，第一平底孔201、第二平底孔202、第三平底孔203)、若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构(例如，第一球状缺陷301、第二球状缺陷302、第三球状缺陷303)和/或若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构(例如，第一层状缺陷401、第二层状缺陷402、第三层状缺陷403)的一一对应设置，且数量相等。
参见图2，本发明的一个实施例对比试块俯视示意图，在一种可能的实施方案中，所述试块基体单元1的矩形平板结构长度×宽度为100mm×100mm。
具体实施时，所述试块基体单元1上设置的若干不同直径所述圆柱状空心结构的之间的间距相等(例如，第一平底孔201、第二平底孔202和第三平底孔203的之间的间距均为25mm)；若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构的之间的间距相等(例如，第一球状缺陷301、第二球状缺陷302和第三球状缺陷303的之间的间距均为25mm)；若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的之间的间距相等(例如，第一层状缺陷401、第二层状缺陷402和第三层状缺陷403的之间的间距均为25mm)。
参见图3，本发明的一个实施例对比试块的A-A剖视示意图，在一种可能的实施方案中，所述平底孔单元2的顶部、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4的中心点至所述试块基体单元1上表面的距离即埋深相等，例如第二平底孔202的顶部、第二球状缺陷302和第二层状缺陷402的中心点至试块基体单元1上表面的距离即埋深均为1.0mm。
在一种可能的实施方案中，所述试块基体单元1的高度为5.0mm，所述试块基体单元1上设置的若干不同直径所述圆柱状空心结构的高度相同(例如，第一平底孔201、第二平底孔202和第三平底孔203的高度均为4.0mm)；若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的层厚相同(例如，第一层状缺陷401、第二层状缺陷402和第三层状缺陷403的层厚均为0.4mm)。
具体实施时，若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的平面方向与所述试块基体单元1的矩形平板结构的平面方向平行。
在一种可能的实施方案中，所述试块基体单元1为矩形平板结构，所述试块基体单元1的材质与粉末床熔融制件材质一致或相近，包括但不限于粉末床熔融成形后的钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢等金属材质。
具体实施时，所述球状缺陷单元内部的材质为部分未熔化或完全未熔化的金属粉末颗粒，包括但不限于钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢等材质；所述层状缺陷单元内部的材质为部分未熔化或完全未熔化的金属粉末颗粒，包括但不限于钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢等材质。
实施例二：
一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块的制作方法，上述对比试块的制作方法，所述方法包括如下步骤：
S1)试块设计，根据涡流检测需求设计所述试块基体单元1的尺寸及公差(例如，试块基体单元1的长度为100±0.05mm、宽度为100±0.05mm和高度为5.0±0.05mm)和表面质量(例如，表面粗糙度Ra≤3.2微米)，以及所述平底孔单元2、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4在试块基体单元1上的数量、位置和尺寸(例如，在试块基体单元1上设有第一平底孔201、第二平底孔202、第三平底孔203、第一球状缺陷301、第二球状缺陷302、第三球状缺陷303、第一层状缺陷401、第二层状缺陷402和第三层状缺陷403，所述平底孔单元1、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4在试块基体单元1上的位置和尺寸如实施例一所述)，基于上述设计的所述试块基体单元1、平底孔单元2、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4的设计参数建立三维数字模型。
S2)试块成形，根据S1)建立的三维数字模型使用粉末床熔融工艺成形所述试块基体单元1的毛坯(例如，钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢等金属材料)及其内部所包覆的所述球状缺陷单元3、层状缺陷单元4，通过在所述试块基体单元1三维数字模型中特定位置设有特定尺寸的球状空心孔、圆饼状空心孔然后粉末床熔融直接成形的方式或者试块基体单元1成形过程中在特定位置调整工艺参数的方式成形所述球状缺陷单元3、层状缺陷单元4，其中成形后的所述试块基体单元1毛坯中不包括所述平底孔单元2，成形后的所述试块基体单元1毛坯中包括所述球状缺陷单元3和层状缺陷单元4，成形后的所述试块基体单元1毛坯中的球状缺陷单元3和层状缺陷单元4内含的部分未熔化或完全未熔化的金属粉末颗粒为单一的相同材质(例如，钛合金粉末)，对所述试块基体单元1毛坯进行适当的热处理、冷却后将所述试块基体单元1毛坯与打印基板分割(例如，通过线切割方式)后，即得到试块基体单元1毛坯。
S3)试块筛选，使用工业CT方法检测所述试块基体单元1毛坯及其内部的所述球状缺陷单元3、层状缺陷单元4，依据CT检测结果及所述球状缺陷单元3、层状缺陷单元4成形后的实际位置和尺寸筛选出符合S1)试块设计要求的所述试块基体单元1毛坯。
S4)试块加工，其中工序一将S3)筛选出的所述试块基体单元1毛坯通过机械加工制作成矩形平板结构，工序二在试块基体单元1的下表面机械加工出所述平底孔单元2的圆柱状空心结构，工序三对试块基体单元1进行表面处理直至符合S1)设计要求的表面质量。
S5)试块验收，采用涡流、射线或工业CT方法对S4)得到的对比试块进行检测评价和对比验证，评价所述试块基体单元1的形状、尺寸和表面质量，以及平底孔单元2、球状缺陷单元3、层状缺陷单元4的数量、位置和尺寸是否符合S1)的试块设计要求，对采用有效的检测方法在试块上获得的检测评价结果不满足验收要求时应予以拒收并按照S2)至S5)的步骤重新制作，对满足验收要求的试块记录检测评价方法、检测条件参数和结果，并进行试块标识。
实施例三：
一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块的应用案例如下。
在一种可能的实施方案中，假设所述试块基体单元1上表面为涡流检测的受检面，所述平底孔单元2、球状缺陷单元3和层状缺陷单元4均为受检对比试块的近表面缺陷，可用于涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检测的对比试验，并辅助用于缺陷评定。
通过涡流检测不同直径与相同埋深的近表面所述平底孔单元2(例如，第一平底孔201、第二平底孔202和第三平底孔203)，所述对比试块可用于校验粉末床熔融制件不同直径与相同埋深近表面缺陷的涡流检测灵敏度。通过涡流检测相同直径与不同埋深的近表面平底孔单元2，所述对比试块可用于校验粉末床熔融制件相同直径与不同埋深近表面缺陷的涡流检测灵敏度。
通过涡流检测不同直径与相同埋深的近表面所述球状缺陷单元3(例如，第一球状缺陷301、第二球状缺陷302和第三球状缺陷303)，并将相同直径的所述平底孔单元2(例如，第二平底孔202)与所述球状缺陷单元3(例如，第二球状缺陷302)的涡流检测信号对比分析，所述对比试块可用于分析粉末床熔融制件孔隙的内含未熔化金属粉末颗粒对涡流检测灵敏度和缺陷识别的影响，验证涡流检测法对粉末床熔融制件近表面球状缺陷单元3的缺陷检出能力。
通过涡流检测不同直径与相同埋深的近表面所述层状缺陷单元4(例如，第一层状缺陷401、第二层状缺陷402和第三层状缺陷403)，并将相同直径的所述平底孔单元2(例如，第二平底孔202)与所述层状缺陷单元4(例如，第二层状缺陷402)的涡流检测信号对比分析，所述对比试块可用于分析粉末床熔融制件未熔合的内含未熔化金属粉末颗粒对涡流检测灵敏度和缺陷识别的影响，验证涡流检测法对粉末床熔融制件近表面层状缺陷单元4的缺陷检出能力。
以上对本申请实施例所提供的一种粉末床熔融制件涡流检测对比试块及制作方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块，其特征在于，所述对比试块包括：试块基体单元、平底孔单元和模拟缺陷单元；
其中，所述试块基体单元，用于涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检测的对比试验；
所述平底孔单元，设在所述试块基体单元上，用于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷的涡流检测灵敏度；
所述模拟缺陷单元，设在所述试块基体单元上，用于验证涡流检测法对粉末床熔融制件的近表面缺陷检出能力并辅助缺陷评定。
2.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述模拟缺陷单元包括球状缺陷单元和/或层状缺陷单元；
所述球状缺陷单元包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构；
所述层状缺陷单元包括若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构。
3.根据权利要求2所述的对比试块，其特征在于，所述平底孔单元包括若干不同直径的圆柱状空心结构，所述圆柱状空心结构均竖直设置，一端位于所述试块基体单元下表面，且端部对外开口，另一端为密封端，位于所述试块基体单元内部；
所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构被所述试块基体单元包覆。
4.根据权利要求3所述的对比试块，其特征在于，所述平底孔单元、球状缺陷单元和/或层状缺陷单元的之间的距离相等；
且所述平底孔单元的圆柱状空心结构的顶部、球状缺陷单元和层状缺陷单元的中心点至所述试块基体单元上表面的距离相等。
5.根据权利要求3所述的对比试块，其特征在于，若干不同直径的圆柱状空心结构、若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构和/或若干不同直径的内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的一一对应设置，且数量相等。
6.根据权利要求3所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体单元上设置的若干不同直径所述圆柱状空心结构的之间的间距相等；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态球状结构的之间的间距相等；
若干不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的之间的间距相等。
7.根据权利要求6所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体单元上设置的不同直径所述圆柱状空心结构的高度相同；
不同直径的所述内含未熔化金属粉末颗粒的成形态圆饼状结构的层厚相同。
8.根据权利要求1所述的对比试块，其特征在于，所述试块基体单元的材质为钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢。
9.根据权利要求2所述的对比试块，其特征在于，所述内含未熔化金属粉末颗粒为钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金或不锈钢。
10.一种如权利要求1所述的粉末床熔融制件涡流检测的对比试块的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1)试块设计，根据涡流检测需求设计试块基体单元的尺寸及公差，以及平底孔单元和模拟缺陷单元的数量、位置和尺寸，建立三维数字模型；
S2)试块成形，根据S1)建立的三维数字模型使用粉末床熔融工艺成形试块基体单元的毛坯及其内部包覆的模拟缺陷单元，经热处理、冷却、分割后即得到试块基体毛坯；
S3)试块筛选，使用工业CT方法检测试块基体毛坯及其内部的所述模拟缺陷单元，并依据CT检测结果筛选出符合设计要求的试块基体毛坯；
S4)试块加工，将S3)筛选出的试块基体毛坯机械加工矩形平板结构和所述平底孔单元，进行表面处理后，即得到对比试块；
S5)试块验收，采用涡流、射线或工业CT方法对S4)得到的对比试块进行检测评价和对比验证，对满足验收要求的试块记录检测评价方法、检测条件参数和结果，并进行试块标识；对不满足验收要求的试块予以拒收并按照S2)至S5)的步骤重新制作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310570686.7A CN116840343A (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310570686.7A CN116840343A (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116840343A true CN116840343A (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=88173210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310570686.7A Pending CN116840343A (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116840343A (zh) |
-
2023
- 2023-05-19 CN CN202310570686.7A patent/CN116840343A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pegues et al. | Fatigue life estimation of additive manufactured parts in the as‐built surface condition | |
| CN109614721B (zh) | 疲劳载荷作用下的机械零部件缺陷验收分级方法 | |
| CN106093212A (zh) | 用于板材电磁超声自动检测的对比试块及其设计方法 | |
| CN112666263B (zh) | 一种轻量化翼舵焊接超声检测灵敏度的测定方法 | |
| Na et al. | Nondestructive evaluation method for standardization of fused filament fabrication based additive manufacturing | |
| CN112666265A (zh) | 用于激光增材连接区水浸超声无损检测工艺制定方法 | |
| CN106645433B (zh) | 一种用于超声自动检测系统的三维校准试块 | |
| CN116840343A (zh) | 一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块及制作方法 | |
| CN220525733U (zh) | 一种粉末床熔融制件涡流检测的对比试块 | |
| Fava et al. | Design, construction and characterisation of ECT sensors with rectangular planar coils | |
| US20120297857A1 (en) | Non-destructive liquid penetrant inspection process integrity verification test panel | |
| CN113155952B (zh) | 测试涡流检测多层结构内部裂纹能力的试块及其应用方法 | |
| CN220525689U (zh) | 一种粉末床熔融制件射线检测对比试块 | |
| Vrána et al. | Influence of selective laser melting process parameters on impact resistance of lattice structure made from AlSi10Mg | |
| CN110045012B (zh) | 内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块及其加工方法和使用方法 | |
| CN112683933B (zh) | 一种增材制造多层结构检测射线灵敏度的测定方法 | |
| Idris et al. | Application of non-destructive testing techniques for the assessment of casting of AA5083 alloy | |
| CN116735627A (zh) | 一种粉末床熔融制件射线检测对比试块及制作方法 | |
| Hanks et al. | Effect of surface roughness on ultrasonic inspection of electron beam melting ti‐6AL‐4V | |
| SAS et al. | Implementation of a robust methodology to obtain the probability of detection (POD) curves in NDT: Integration of human and ergonomic factors | |
| JP2008185578A (ja) | 極似自然きずを有する超音波対比試験片 | |
| Balanovsky et al. | Quality control of welding in titanium panels, made using method of diffusion welding and superplastic forming | |
| CN217820198U (zh) | 一种相控阵超声检测模拟试块 | |
| SIMION | ASSESSING STUDENT CAPABILITY TO VISUALLY INSPECT WELDED JOINTS USING ATTRIBUTIVE MSA TECHNIQUE. | |
| Sahl et al. | Ultrasonic Signal Response from Internal Manufactured Defects in PBF-LB Manufactured Superalloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |