薄增材制造Ti-6Al-4V的厚度反转基于激光诱导超声波的分散曲线变化
Zhenlong Zhang1, Bing Li1, Dongyang Guo1
1State Key Laboratory for Manufacture Systems Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, China; International Joint Laboratory for Micro/nano Manufacturing and Measurement Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, China.
Ultrasonics
|March 11, 2025
概括
激光超声波测试 (LUT) 有效地监测金属添加剂制造. 这项研究表明,LUT可以通过分析超声波变化与厚度来精确测量薄样本,克服传统的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 非破坏性测试 不破坏性测试
背景情况:
- 激光粉床融合 (LPBF) 是高性能金属零件的关键增材制造技术.
- 在线监测对于增材制造 (AM) 中的质量控制至关重要.
- 超声波测试是一种潜在的非破坏性评估方法,用于AM组件.
研究的目的:
- 为了研究样品厚度对LPBF期间超声波传播的影响.
- 开发一种非接触式方法,用于精确测量薄AM部件的厚度.
- 分析与厚度相关的Lamb波,表面波,横波和纵波的行为.
主要方法:
- 模拟超声波信号生成,结合现实的AM表面粗度数据.
- 对超声波在不同厚度的样本中传输的实验分析.
- 应用 f-k 方法来导出分散曲线.
- 使用分散曲线对1毫米以下的标本进行厚度反转.
主要成果:
- 羔羊波特征在0.2毫米厚度时最为突出.
- 随着厚度的增加,羔羊波分散减弱,表面波特征出现.
- 绵羊的波浪行为在3.021毫米以上减弱,表面,横向和纵向波浪成为主导.
- 对于LPBF Ti-6Al-4V标本<1毫米的精确厚度反转,以<5%的误差实现.
结论:
- 激光超声波测试对于薄AM部件的非接触厚度测量是有效的.
- 提出的方法克服了用于薄型标本的传统超声波回声技术的局限性.
- 这种方法提高了金属添加剂制造中的质量控制和工艺监测.
