本發(fā)明屬于增材制造工件無損檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種增材制造高精度自適應(yīng)三維無損檢測方法。

背景技術(shù)：

增材制造增材制造(AM)技術(shù)是基于微積分的思想，通過計算機輔助設(shè)計(CAD)的設(shè)計數(shù)據(jù)將材料逐層累加來制造實體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除(切削加工)技術(shù)，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。此技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外的汽車產(chǎn)業(yè)和航空航天產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，例如高性能航空發(fā)動機零件的生產(chǎn)、汽車尾噴管的生產(chǎn)等。增材制造具有高效率、高性能、低成本等優(yōu)點，尤其適用于復(fù)雜零件的生產(chǎn)加工。

增材制造過程中由于材料熔化迅速、局部加熱和冷卻等工藝步驟，使得在恰當(dāng)熱處理情況下，這種方法得到的制件具有接近鍛造的材料性能，避免產(chǎn)生變形和形成微裂紋。但是如果參數(shù)先擇不當(dāng)則會引入新的缺陷，例如孔洞、裂紋等。在新的技術(shù)應(yīng)用的同時，增材制造工件缺陷的檢測問題也隨之而出，對無損檢測也提出了新的要求。

目前對于增材制造工件主要的檢測方法有目視檢測、滲透檢測、超聲檢測、X射線檢測技術(shù)。目視檢測和滲透檢測只可以檢測出表面的缺陷。超聲檢測雖然能檢測出工件內(nèi)部缺陷，但其主要用于檢測缺陷深度以及缺陷的大小，所以當(dāng)被檢測工件厚度很小時，超聲檢測有可能無法識別聲波發(fā)射和接受直接存在的時間差，導(dǎo)致檢測出現(xiàn)誤差。

X射線檢測技術(shù)雖然能檢測出缺陷的具體位置，但其對被檢測工件的厚度有較大的局限性，當(dāng)被檢測工件厚度較大時，X射線的穿透能力大大下降，其檢測精度隨之降低，而且對于不同的材料，由于成分的差異，X射線的傳輸能力也不同，不易于觀察。

針對以上問題，如何通過對工件厚度以及工件局部復(fù)雜情況進行判斷，實現(xiàn)增材制造工件高精度自適應(yīng)三維無損檢測成為業(yè)界人士關(guān)心的重要課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種增材制造高精度三維無損檢測方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷檢測無法定位缺陷具體位置、檢測成像效果差等問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種增材制造高精度自適應(yīng)三維無損檢測方法采取以下步驟：

步驟一，使用機加工將增材制造過程中工件(1)表面產(chǎn)生的球化物去除，使增材制造工件(1)表面保持光滑平整；

步驟二，對所述增材制造工件(1)厚度以及局部復(fù)雜情況進行判斷，結(jié)合工件厚度、厚度變化率以及局部厚度變化情況選擇相適應(yīng)的檢測方法；

步驟三，將檢測結(jié)果，經(jīng)電腦處理，獲得所述增材制造工件(1)全區(qū)域精確的缺陷三維位置和大小情況。

進一步的，在步驟二中，所述的檢測方法包括X射線檢測法、以及超聲檢測法；步驟二的具體過程為：

所述增材制造工件(1)的厚度用h表示，工件局部復(fù)雜情況用厚度變化率表示；對厚度進行判斷，當(dāng)h≤h_thin，h_thin為薄壁臨界厚度，即工件該區(qū)域為薄壁區(qū)域，采用X射線檢測方法；

當(dāng)h≥h_thick，h_thick為厚板臨界尺寸，即工件該區(qū)域為厚壁區(qū)域，采用超聲檢測方法；

當(dāng)h_thin≤h≤h_thcik時，即工件該區(qū)域為有限厚度區(qū)域，再對其厚度變化情況進行判斷，當(dāng)α≤α₀，α₀為標(biāo)準(zhǔn)變化率，即工件局部厚度變化較小時，采用超聲檢測方法，當(dāng)α≥α₀，即工件局部厚度變化較大時，采用X射線與超聲耦合檢測方法。

更進一步的，所述X射線檢測法具體為：將X射線探測器(2)置于所述增材制造工件(1)的一側(cè)表面上方，平板探測器(4)位于工件另一側(cè)下方，X射線探測器與平板探測器表面呈垂直關(guān)系，工件端面與平板探測器表面呈水平關(guān)系；將X射線探測器放置距工件表面5mm的位置，使X射線探測器沿已規(guī)劃好的路徑勻速移動，在移動探頭的同時觀察顯示器中顯示的缺陷位置圖像，以起始點為坐標(biāo)原點，經(jīng)圖像處理，標(biāo)注出各缺陷所在(x,y)坐標(biāo)。

更進一步的，所述超聲檢測法具體為：超聲相控陣儀(3)產(chǎn)生幅值約為200KV的放電脈沖信號，激勵超聲相控陣探頭發(fā)射超聲波，同時超聲相控陣探頭也接收，當(dāng)超聲相控陣儀器顯示器上顯示出回波信號以及回波信號所成的圖像后，在工件表面以噴水或涂抹醫(yī)用耦合劑作為導(dǎo)聲介質(zhì)，使相控陣探頭激勵產(chǎn)生超聲波能傳入被檢測的工件中；超聲相控探頭沿規(guī)定路徑勻速移動，觀察顯示器中顯示的圖像和波形，以起始點為坐標(biāo)原點，經(jīng)圖像處理，標(biāo)注出各缺陷所在(x,y,z)坐標(biāo)并從波形獲得缺陷的大小情況。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較的優(yōu)勢在于：通過對增材制造工件厚度以及工件局部復(fù)雜情況的判斷，選擇了厚度、厚度變化率以及復(fù)雜程度作為選取檢測方法的指標(biāo)，合理采用X射線檢測、超聲相控檢測或者兩者耦合檢測的方法，實現(xiàn)了高效率、高精度、低成本的增材制造工件缺陷檢測；并且在檢測過程中實時看到增材制造工件中的X射線檢測圖像和超聲回波信號形成的圖像，兩者圖像結(jié)合，包括了缺陷所在具體三維空間的位置和缺陷長度等信息，減少了誤判，提高了準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的另一個特點每通過每一個實施的步驟已經(jīng)將可能影響檢測結(jié)果的因素減少到最低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明增材制造高精度三維無損檢測方法的實施例示意圖；

圖2是檢測方法實施流程圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實例與附圖對本發(fā)明作進一步的說明，實施方式提及的內(nèi)容并非本發(fā)明的限定。

本發(fā)明的一種增材制造高精度三維無損檢測方法，包括如下步驟：

對如圖1所示增材制造工件進行無損檢測，對工件厚度以及工件局部復(fù)雜情況進行判斷，可以發(fā)現(xiàn)工件Ⅰ區(qū)域厚度較大，為厚壁區(qū)域，采用超聲檢測方法；Ⅲ區(qū)域厚度較小，為薄壁區(qū)域，采用X射線檢測方法；Ⅱ區(qū)域厚度變化復(fù)雜，采用X射線和超聲耦合檢測方法。

首先對Ⅰ區(qū)域進行超聲檢測，超聲相控陣儀(3)產(chǎn)生幅值約為200KV的放電脈沖信號，激勵超聲相控陣探頭發(fā)射超聲波，同時超聲相控陣探頭也接收，當(dāng)超聲相控陣儀器顯示器上顯示出回波信號以及回波信號所成的圖像后，在工件表面以噴水或涂抹醫(yī)用耦合劑作為導(dǎo)聲介質(zhì)，使相控陣探頭激勵產(chǎn)生超聲波能傳入被檢測的工件中。超聲相控探頭沿規(guī)定路徑勻速移動，觀察顯示器中顯示的圖像和波形，以起始點為坐標(biāo)原點，經(jīng)圖像處理，標(biāo)注出各缺陷所在(x,y,z)坐標(biāo)并從波形獲得缺陷的大小情況。

接著對Ⅱ區(qū)域進行X射線和超聲耦合檢測，首先將X射線檢測器(1)移至待檢測區(qū)域上方，規(guī)定其檢測路徑，檢測準(zhǔn)備工作完畢后，記錄初始點位置，記為坐標(biāo)原點(0,0)，隨著X射線檢測器的移動，正下方平板探測器(4)接收到的信號，得到檢測圖像，以起始點為坐標(biāo)原點，標(biāo)出缺陷所在(x,y)坐標(biāo)。隨后，采用超聲檢測，將超聲相控探頭(3)放置于X射線檢測起始位置，使超聲相控探頭沿相同路徑勻速移動，得到圖像和波形，經(jīng)圖像處理，獲得缺陷所在深度(z)坐標(biāo)以及長度信息。

最后對Ⅲ區(qū)域進行X射線檢測，將X射線探測器(x)至于工件的一側(cè)表面上方，平板探測器(4)位于工件另一側(cè)下方，X射線探測器與平板探測器表面呈垂直關(guān)系，工件端面與平板探測器表面呈水平關(guān)系。將X射線探測器放置距工件表面5mm的位置，使X射線探測器沿已規(guī)劃好的路徑勻速移動，在移動探頭的同時觀察顯示器中顯示的缺陷位置圖像，以起始點為坐標(biāo)原點，經(jīng)圖像處理，標(biāo)注出各缺陷所在(x,y)坐標(biāo)，由于是薄壁區(qū)域，缺陷所在深度可以忽略不計。

將上述檢測結(jié)果，經(jīng)電腦處理，獲得工件全區(qū)域精確的缺陷三維位置和大小情況。