厚壁复杂结构环形焊缝声学信号特征与质量评价

摘要

尾喷管是发动机的重要部件，其连接采用电子束焊接方法，对质量要求很高。实验分析发现焊缝根部容易出现未焊透、钉尖、冷隔等缺陷。为了保证该结构的可靠连接，需要对其进行无损检测。本课题基于上述背景，对大深度、小曲率管件环形焊缝的检测方法进行研究。
　　本文首先利用几何声学理论对水中及钢中声场进行了理论分析，并对水中声场进行了测试。根据理论分析，提出了工件中声场特性测试的近似方法，绘制了特定探头钢中声场状态。对检测参数如入射角度、水声程、闸门、增益、声束直径及探头频率等对扫描结果的影响进行了实验分析。
　　针对该结构的表面状态，对超声曲面传播规律进行了理论分析，讨论了透镜材料声阻抗匹配问题，确定了声透镜制作参数，给出了一种有效获得长焦声场的方法。根据理论分析获得的参数制作了聚焦探头，对其水中声场进行了测试，并对比分析了长焦探头与平探头声场的差别。用自制探头对人工模拟缺陷及实际焊缝进行了扫描，在此基础上，利用声线模型对本课题特定情况下的曲面工件内聚焦声场状态进行了理论分析和计算公式推导，给出了曲面工件内声场参数。为了提高检测的可靠性，详细分析了曲面入射角度偏转、曲面半径等对扫描结果的影响，并给出了圆周补偿等消除影响的方法。
　　最后通过对扫描信号的分析，采用合适的处理方法对扫描图像及检测信号进行了去噪、滤波等处理，取得了较好的效果。根据扫描结果对试件进行了剖切，准确地发现了缺陷。

目录

厚壁复杂结构环形焊缝声学信号特征与质量评价

ACOUSTICS SIGNAL CHARACTERISTIC AND QUALITY EVALUATION OF THICK WALL COMPLEX STRUCTURE GIRTH WELD

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 曲面工件内部缺陷超声检测现状

1.2.1 棒材超声检测

1.2.2 管材超声检测

1.2.3 超声扫查缺陷评价

1.3 本课题研究内容

第2章 实验方案

2.1 工件参数

2.2 实验方案

2.2.1 实验方案

2.2.2 方案可行性论证

2.3 本章小结

第3章 超声C扫描参数分析

3.1 扫描原理及探头参数确定

3.1.1 超声C扫描原理

3.1.2 入射方法分析及探头选择

3.1.3 探头声场分析

3.2 扫描参数分析

3.2.1 入射角度分析

3.2.2 水声程对扫描结果影响

3.2.3 增益及闸门设置

3.2.4 声束直径对扫描结果影响

3.2.5 频率的影响

3.3 本章小结

第4章 声透镜制作及性能分析

4.1 声透镜设计及制作

4.1.1 声透镜设计原理

4.1.2 声透镜制作

4.2 探头声场特征及超声C扫描分析

4.2.1 聚焦探头声场特征测试

4.2.2 聚焦探头声场分析

4.2.3 扫描结果及分析

4.3 本章小结

第5章 曲面超声C扫描分析

5.1 曲面工件声场特性

5.1.1 曲面聚焦原理

5.1.2 曲面声场特征

5.2 曲面工件扫描工艺

5.2.1 入射偏转角度影响

5.2.2 圆周修正

5.3 本章小结

第6章 扫描结果分析及处理

6.1 信号分析

6.1.1 去噪

6.1.2 滤波

6.2 检测结果验证

6.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢