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技术

本发明专利技术涉及无损检测技术领域，具体而言为涡流检测用对比试块，尤其涉及内部含有闭合型人工缺陷的试块及其加工方法和使用方法。本发明专利技术所述试块内部的人工缺陷为闭合型人工缺陷，不与任一表面相通，人工缺陷顶面与侧壁均为加工面。涡流检测试块的加工方法为选区激光熔化成形‑微铣复合加工。涡流检测试块的使用方法为通过试块建立阻抗信号峰值频率曲线和阻抗信号幅值曲线来对实际缺陷进行判断。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中敞开式人工缺陷涡流检测试块与含内部缺陷的实际检测对象相差较大，无法准确评定实际内部缺陷的位置、尺寸及形状，进而影响后续工艺参数调整、缺陷去除或维修的问题。

Eddy Current Inspection Test Block with Closed Artificial Defects and Its Processing Method and Usage

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及无损检测
，具体而言为涡流检测用对比试块，尤其涉及内部含有闭合型人工缺陷的试块及其加工方法和使用方法。
技术介绍
涡流检测技术是一种常用的表面/亚表面无损检测技术，由于具有非接触、可检测亚表面缺陷、反应灵敏、检测效率高等特点，应用十分广阔。实际涡流检测过程中检测对象的缺陷特征较为复杂，为准确地确定缺陷的类型、位置以及尺寸，需要使用缺陷类型、位置以及尺寸已知的人工缺陷涡流检测试块。通过对人工缺陷进行检测，建立检测信号与人工缺陷特征之间的关系，以此作为判定与分析实际缺陷特征的依据。因此，人工缺陷的特征应尽可能地接近涡流检测对象在制造或使用过程中产生的实际缺陷特征。目前，涡流检测试块的人工缺陷均为开口于表面的槽/孔结构，即敞开式人工缺陷，加工工艺多采用电火花、钻削、铣削等传统加工工艺，这种敞开式人工缺陷涡流检测试块多被用于模拟实际检测对象的表面缺陷。而在实际涡流检测过程中，除表面缺陷外，检测对象中还存在有内部缺陷，如铸坯的内部夹杂、未熔合孔洞，以及航空设备铆钉结构内的疲劳裂纹等。对于这些内部缺陷的检测，采用现有敞开式人工缺陷涡流检测试块进行对比分析，如：当实际检测对象为内部含有未熔合孔洞的薄板时，由于厚度有限，涡流场可绕过缺陷下方；而现有的敞开型人工缺陷涡流检测试块只能采用在试块背部开槽的方式模拟实际内部缺陷，其内部的涡流场只能从人工缺陷上方和两侧绕过，因此与实际检测对象体内的涡流场分布规律差别较大，两者涡流检测信号幅值相差32％。因此，使用传统加工工艺制造的敞开式人工缺陷涡流检测试块与实际检测对象的内部缺陷相差较大，无法用于准确评定实际内部缺陷的具体位置及尺寸形状，进而影响后续的工艺参数调整、缺陷去除或维修。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新形的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，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
根据上述提出的使用敞开式人工缺陷涡流检测试块对实际内部缺陷进行判定会存在较大的误差，无法准确判断实际内部缺陷的具体位置及尺寸形状，进而影响工艺参数调整、缺陷去除或维修的技术问题，本专利技术提供了一种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。本专利技术主要利用在试块内部预制闭合型人工缺陷，从而达到效果精准模拟实际检测对象的内部缺陷的目的。本专利技术采用的技术手段如下：一种内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块是由选区激光熔化成形-微铣复合加工技术制成的内部含有闭合型人工缺陷的非铁磁性金属试块，试块的两端设置有与闭合型人工缺陷逐一对应的标定槽。进一步地，闭合型人工缺陷不与试块的任一表面相通。进一步地，闭合型人工缺陷的顶面与侧壁均为尺寸/形位精度高、表面质量良好的加工面。进一步地，闭合型人工缺陷的形状为接近于实际检测对象内部缺陷的几何体，包括但不局限为以下形状：长方体、圆柱体、棱柱体。进一步地，闭合型人工缺陷的顶面与标定槽的标定面等高。进一步地，非铁磁性金属需适用于选取激光熔化成形，且与检测对象材料相同。进一步地，一种内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块的加工方法，其特征在于，所述的加工方法选用选区激光熔化成形—微铣复合加工技术，包括以下步骤：第一步、根据实际检测对象在建模分层软件中建立试块的三维模形，建模后将模型翻转并切片分层，然后使用激光束，在基板上对金属粉末进行逐层熔化、凝固，堆积成形出一定高度的试块基体；第二步、逐层堆积出闭合型人工缺陷的顶面和相应标定槽的标定面，以及一定高度的闭合型人工缺陷侧壁，该高度由微型铣刀的可达性和加工能力决定，标定槽位于试块两端且其标定面与闭合型人工缺陷的顶面等高，以实现对试块内部的闭合型人工缺陷位置的确定；第三步、使用微型铣刀，加工闭合型人工缺陷的顶面和侧壁，以及标定槽的标定面；第四步、根据微型铣刀的可达性和加工能力，继续向上逐层堆积一定层数，而后使用微型铣刀加工新成形出的闭合型人工缺陷的侧壁；第五步、堆积成形与微铣加工交替循环进行，直至加工出闭合型人工缺陷的全部侧壁；第六步、根据闭合型人工缺陷的底面的悬臂结构尺寸，设置局部激光功率，完成闭合型人工缺陷底面的直接熔化凝固成形；第七步，试块内其他闭合型人工缺陷的加工步骤同二至六步，全部闭合型人工缺陷加工完成后，继续逐层堆积出试块的下表面，并使用端面铣刀将其铣削至所需的表面质量；第八步，使用线切割沿基板切下试块得到检测表面，线切割位置由所需的闭合型人工缺陷距检测表面的深度决定；第九步，使用砂轮磨削试块检测表面，使检测表面达到检测所需表面质量。进一步地，除第六步中设置的局部激光功率为180-300W外，其他步骤中成形所用激光功率均为200-400W。进一步地，一种内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块的使用方法，其特征在于，所述的使用方法是利用阻抗信号峰值频率曲线确定缺陷深度，利用阻抗信号幅值曲线确定缺陷尺寸，具体步骤如下：第一步，使用频率范围为45-420kHz的不同激励频率对试块内的尺寸相同、但深度不同的闭合型人工缺陷进行检测标定，建立缺陷深度—阻抗信号峰值频率曲线，缺陷距检测表面的深度是影响检测信号峰值频率大小的主要因素，通过建立缺陷深度—阻抗信号峰值频率曲线，可以有效地判断缺陷的深度。第二步，保持激励频率不变，在试块表面沿闭合型人工缺陷长度方向进行检测标定，建立缺陷长度—阻抗信号幅值曲线；保持检测频率不变，对试块内深度相同、但高度不同的闭合型内部人工缺陷进行检测标定，建立缺陷高度—阻抗信号幅值曲线；第三步，对实际检测对象进行扫描检测，比照人工缺陷与实际内部缺陷的阻抗信号峰值频率和幅值曲线，判断实际内部缺陷的深度与尺寸。使用本专利技术所述的含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块对实际内部缺陷进行模拟，试块内涡流场分布规律与含有内部缺陷的实际检测对象体内的涡流场分布规律相同，即导体厚度有限时涡流场可绕过缺陷下方，因此使用本专利技术模拟实际薄板内部的未熔合孔洞时，两者的涡流检测信号幅值相差不超过2.6％。而现有的敞开型人工缺陷涡流检测试块只能采用在试块背部开槽的方式来模拟实际内部缺陷，其内部的涡流场只能从人工缺陷上方和两侧绕过，因此与实际检测对象体内的涡流场分布规律差别较大，两者涡流检测信号幅值相差32％。使用本专利技术所述的加工方法，通过建模后翻转模型，首先成形出对检测精度影响最大的闭合型人工缺陷顶面，避免了该面成为最后成形的悬臂结构，并使微铣加工该面成为可能，进而保证了检测精度。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术能准确地模拟实际检测对象的内部缺陷，从而使得检测信号可有效地用于评定实际内部缺陷的位置尺寸与形状，使用本专利技术所述的含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块模拟实际薄板内部的未熔合孔洞时，涡流检测信号幅值差不大于2.6％，与现有的敞开式人工缺陷涡流检测试块相比，信号幅值差减少了92％。2、本专利技术的基于选区激光熔化成形-微铣复合加工技术的制备方法，通过在建模后翻转模型，实现了对闭合型内部人工缺陷顶面及侧壁的微铣加工，具有尺寸、形状、位置精度高的特点；3、本专利技术的制备方法可根据实际检测对象的尺寸、材料和内部缺陷特征自由制定相应的人工缺陷试块，具有可制定化、生产周期短、加工效率高、适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的检测试块是由选区激光熔化成形‑微铣复合加工技术制成的内部含有闭合型人工缺陷(2)的非铁磁性金属试块(1)，试块(1)的两端设置有与闭合型人工缺陷(2)逐一对应的标定槽(3)。

【技术特征摘要】
1.一种内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的检测试块是由选区激光熔化成形-微铣复合加工技术制成的内部含有闭合型人工缺陷(2)的非铁磁性金属试块(1)，试块(1)的两端设置有与闭合型人工缺陷(2)逐一对应的标定槽(3)。2.根据权利要求1所述的内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的闭合型人工缺陷(2)不与试块(1)的任一表面相通。3.根据权利要求2所述的内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的闭合型人工缺陷(2)的顶面(2-1)与侧壁均为尺寸/形位精度高、表面质量良好的加工面。4.根据权利要求3所述的内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的闭合型人工缺陷(2)的形状为接近于实际检测对象内部缺陷的几何体，包括但不局限为以下形状：长方体、圆柱体、棱柱体。5.根据权利要求1所述的内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的闭合型人工缺陷(2)的顶面(2-1)与标定槽(3)的标定面(3-1)等高。6.根据权利要求1所述的内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块，其特征在于，所述的非铁磁性金属需适用于选取激光熔化成形，且与检测对象的材料相同。7.一种内部含有闭合型人工缺陷的涡流检测试块的加工方法，其特征在于，所述的加工方法采用选区激光熔化成形-微铣复合加工技术，包括以下步骤：第一步、根据实际检测对象在建模分层软件中建立试块的三维模形，建模后将模型翻转并切片分层，然后使用激光束(6)，在基板(4)上对金属粉末进行逐层熔化、凝固，堆积成形出一定高度的试块基体(5)；第二步、逐层堆积出闭合型人工缺陷(2)的顶面(2-1)和相应标定槽(3)的标定面(3-1)，以及一定高度的闭合型人工缺陷侧壁，该高度由微型铣刀(7)的可达性和加工能力决定，标定槽(3)位于试块两端且其标定面(3-1)与闭合型人工缺陷(2)的顶面(2-1)等高，以实现对试块(1)内部的闭合型人工缺陷(2)位置的确定；第三步、使用微型铣刀(7)，加工闭合型人工...

【专利技术属性】
技术研发人员：白倩，张璧，王龙群，乔国文，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21