对多晶材料制成的机械部件的无损检测制造技术

本发明专利技术涉及用于对多晶材料制成的机械部件进行无损检测的装置，所述装置包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对多晶材料制成的机械部件的无损检测


[0001]本专利技术通常涉及对机械部件的无损检测。本申请特别适用于多晶材料制成的机械部件。

技术介绍

[0002]飞行器发动机的大量关键部件都是由钛合金制成的。这些部件是由称为“坯段”的圆柱体锻造而成的。可选地，它们经过预机械加工或机械加工。
[0003]钛，像某些合金一样，是一种多晶材料，也就是说，它是由晶粒组成的，晶粒在所经历的各种锻造步骤中容易变形。部件的成形会引起其宏观结构的变形，并可能导致部件中存在缺陷。
[0004]纤维结构平面对应于部件在成形过程中所经历的变形的图谱。可通过软件对部件的任意点处的晶粒的变形进行数字化预测，但结果并不完全可靠。例如，由于坯段的制造过程中的误差或部件的锻造过程中的漂移，有时部件的实际纤维结构与理论纤维结构不一致。
[0005]为了在组装在反应器中前确保这些部件的完整性并测试确定它们没有任何缺陷(如裂纹、气孔或夹杂物)，通过超声波对这些部件进行无损测试，以检测任何可能的缺陷迹象。这些测试在坯段上进行，以及在锻造后所形成的部件上进行。它们是使用一个或多个压电换能器进行的。已知使用的是单元件压电探头或(环形或线性)多元件探头。
[0006]在设想部件的纤维结构平面为已知的情况下，设计了部件的超声波测试。
[0007]已知，当入射超声波在垂直于纤维结构的方向上传播时，即在垂直于构成部件的多晶材料的晶粒的优选的伸长方向上传播时，对于缺陷检测而言是最佳的。因此，声射束的方向是由设想的纤维结构平面确定的：这是设计测试平面时考虑的一个重要因素。因此，确定部件的纤维结构对于确保最佳的可靠性和安全性至关重要。
[0008]然而，正如已经发现的，可能的情况是，部件的实际纤维结构与测试设计所使用的理论纤维结构不一致。这是一个问题，因为所进行的测试不适合该部件，并且在最极端的情况下这可能会对缺陷的检测产生不利的影响。
[0009]此外，纤维结构的知识也提供了关于部件的机械强度的信息。
[0010]WO 2018/138430提出了一种部件的超声波测试，以确定位于部件中的伸长的微结构的伸长方向。为此，线性换能器通过包括例如机械臂或可移动支架的运动装置而平移地和旋转地移动。对测量结果进行实空间中的数学处理。
[0011]US 6 387 197涉及一种处理钛以形成钛制品的方法，所述钛制品在超声检查期间减小了产生的超声噪声。
[0012]粗颗粒材料通常难以进行超声评估。困难的出现是因为用于超声检查的声波可被部分地从颗粒反射，并表现出“结构噪声”，或颗粒噪声。产生的结构噪声会隐藏材料中的缺陷，因此是不希望出现的。
[0013]US 5 471 878涉及用于在物体的超声检查期间抑制颗粒噪声的方法，从而实现高
的缺陷检出率和低的缺陷误指示率。
[0014]WO 2010/142927公开了用于表征介质的超声方法和装置。特别地，其涉及无损检测机械部件(例如人或动物的骨骼)的状态。该装置使用一维探头，其换能器不能以不同的激励角度发射和接收信号。“轨迹”被确定，所述轨迹被定义为高能量线，每条高能量线反映振动模式，并形成传播介质的组件特性。它们对应于频率传播速度参考系中的能量极大值。因此，这些轨迹与机械部件的纤维结构的三维取向无关。
[0015]目前还没有一种有效的工业性无损方法来确定多晶材料制成的部件的纤维结构取向。

技术实现思路

[0016]本专利技术旨在通过提供一种用于多晶材料制成的机械部件的无损检测装置来解决现有技术中存在的问题，所述无损检测装置包括：
[0017]‑
超声探头，所述超声探头包括换能器的二维阵列，所述换能器能够以不同激励角度发射和接收信号，以及
[0018]‑
处理模块，所述处理模块适于控制处于发射和接收中的换能器，以及处理所述换能器接收到的信号，以便以所述探头的发射和接收波矢量构成的平面波的两个平面来表达所述换能器接收到的信号，并由此推导出代表所述机械部件的纤维结构的三维取向的信息。
[0019]由于本专利技术，能够在不旋转探头的情况下发射出具有不同角度的超声波束。因此，在单次采集中并且在没有用户干预的情况下，能够采集足以进行合适的处理的一组超声信号。于是，该处理使得能够构造虚拟波矢量，从而使得能够推导出有关纤维结构的局部和三维取向的信息。
[0020]本专利技术使得能够在与工业系统兼容的同时获得测量的更大的鲁棒性。
[0021]根据优选特征，处理模块适于构造三维反射矩阵。
[0022]根据优选特征，所述处理模块适于以平面波基表达所述换能器接收的信号。
[0023]根据优选特征，所述处理模块适于通过分别与探头发射和接收的平面波相关联的波矢量的总和以及差来构造平面波的两个平面。
[0024]根据优选特征，所述处理模块适于：通过确定与以由所述探头的发射和接收波矢量构造的平面波的两个平面表达的接收信号的强度极大值相关联的方向，来推导出表示所述机械部件的纤维结构的三维取向的信息。
[0025]本专利技术还涉及一种用于无损检测多晶材料制成的机械部件的方法，该方法在上述装置中实现，其特征在于，所述方法包括：控制处于发射和接收中的所述换能器的步骤，处理所述换能器接收的信号的步骤，以由所述探头的发射和接收波矢量构造的平面波的两个平面来表达所述换能器接收的信号的步骤，以及推导出表示所述机械部件的纤维结构的三维取向的信息的步骤。
[0026]该方法具有类似于前面提出的优点。
[0027]在特定实施例中，根据本专利技术的方法的步骤通过计算机程序指令来实现。
[0028]因此，本专利技术还涉及信息介质上的计算机程序，该程序能够在计算机中实现，该程序包括适于实现上述方法的步骤的指令。
[0029]该程序可以使用任何编程语言，并且可以呈源代码、目标代码或源代码和目标代码之间的中间代码的形式，例如呈部分编译的形式，或任何其他希望的形式。
[0030]本专利技术还涉及一种计算机可读的信息介质，其包括适于实现上述的方法的步骤的计算机程序指令。
[0031]信息介质可以是能够存储程序的任何实体或装置。例如，介质可以包括存储介质，例如ROM，例如CD ROM或微电子电路ROM，或者磁记录介质，例如软盘或硬盘。
[0032]另一方面，信息介质可以是诸如电信号或光信号的可传输介质，其可以通过电缆或光缆、无线电或其他方式传送。根据本专利技术的程序尤其可以从因特网类型的网络下载。
[0033]替代性地，信息介质可以是其中包含有程序的集成电路，该电路适于执行根据本专利技术的方法或在执行根据本专利技术的方法时使用。
附图说明
[0034]在阅读参照附图描述的通过非限制性示例给出的优选实施例的以下描述时，其他特征和优点将更为明显，在附图中：
[0035][图1]示出了根据本专利技术的一个实施例的在检测机械部件时的无损检测装置，
[0036][图2]示出了根据本专利技术的一个实施例的在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于对多晶材料制成的机械部件进行无损检测的装置，包括：
‑
超声探头(1)，所述超声探头包括换能器的二维阵列，所述换能器能够以不同激励角度发射和接收信号，以及
‑
处理模块(2)，所述处理模块适于测试处于发射和接收中的换能器，以及处理所述换能器接收到的信号，以便以所述探头的发射和接收波矢量构成的平面波的两个平面来表达所述换能器接收到的信号，并由此推导出代表所述机械部件的纤维结构的三维取向的信息。2.根据权利要求1所述的用于对多晶材料制成的机械部件进行无损检测的装置，其中，所述处理模块(2)适于构造三维反射矩阵(K)。3.根据权利要求1或2所述的用于对多晶材料制成的机械部件进行无损检测的装置，其中，所述处理模块(2)适于以平面波基表达所述换能器接收的信号。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的用于对多晶材料制成的机械部件进行无损检测的装置，其中，所述处理模块(2)适于通过分别与探头发射和接收的平面波相关联的波矢量的总和以及差来...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞西尔，
申请(专利权)人：国家科学研究中心巴黎工业物理化学学校，
类型：发明
国别省市：