一种用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法及其应用，所述用于薄壁盘类锻件无损检测的缺陷尺寸规则化方法，包括以下步骤：首先，对薄壁盘类锻件进行无损检测，确定内部缺陷平行于盘面内的径向、切向投影尺寸及位置，经过约化处理后，获得缺陷不同方向的最大边界尺寸L；然后，根据缺陷所处位置对缺陷进行分类，判断缺陷位置的流线是否发生拐折，最后根据是否拐折以及最大边界尺寸计算得出薄壁盘类锻件的缺陷尺寸。本发明专利技术的用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法，能够有效地对薄壁盘类锻件内部缺陷进行尺寸规则化及评价，也是一种辅助薄壁盘类锻件质量验收的通用方法。验收的通用方法。验收的通用方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法及其应用


[0001]本专利技术涉及无损探伤
，特别是涉及一种用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法及其应用。

技术介绍

[0002]由于原材料纯度不足、铸造过程卷入氧化膜、锻造控制参数与材料不匹配等原因，金属锻件内部常存在形状不规则的材料缺陷。在长期服役过程中，缺陷引发的裂纹会对机械装备的正常运行造成潜在的危害。为了有效检出材料缺陷同时不伤害被检对象的内部组织，国内外的研究学者及技术机构提出并开发了多项无损检测技术。考虑到薄壁盘类零件的形状特点，绝大多数无损检测技术只能确定缺陷的投影尺寸大小及径向位置，无法准确测定缺陷的厚度及深度。虽然工业CT法可以给出零件内部缺陷的厚度及深度，但该方法费用较高且检测效率低下，不能满足零件日常生产的需求。
[0003]参照GB/T 19624
‑
2004、SINTAP、BS7910:1999等国内外标准，尺寸规则化是不规则缺陷安全评估的重要步骤，而规则化后的缺陷厚度和深度是损伤容限计算的必要参数，会对安全评定结果产生非常显著的影响。专利申请CN109614721A要求按照几何特征对缺陷进行分类并完成尺寸规则化处理，但该方法并未考虑机械零部件制造工艺对内部缺陷分布形态的影响，也不能用来处理厚度尺寸或深度位置未知的材料缺陷。金相检测结果表明，薄壁盘类锻件的缺陷形态呈片状及颗粒状，最大面积投影面平行于流线方向分布。受锻造变形量、零件形状及尺寸的影响，不同种类锻件缺陷的尺寸及位置均存在差异。在不能准确测定缺陷厚度及深度的前提下，如何根据锻件内部的组织形态更为安全地给出缺陷的规则化尺寸，这是机械装备安全评估领域的技术难题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中如何根据锻件内部的组织形态更为安全地给出缺陷的规则化尺寸困难，而提供一种用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法。
[0005]本专利技术的另一目的，提供一种所述的尺寸规则化方法的应用。
[0006]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0007]一种用于薄壁盘类锻件无损检测的缺陷尺寸规则化方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，对薄壁盘类锻件进行无损检测，确定内部缺陷平行于盘面内的径向、切向投影尺寸及位置，经过约化处理后，获得缺陷不同方向的最大边界尺寸L，L为L
径向
或L
切向
；
[0009]步骤2，根据缺陷所处位置对缺陷进行分类，判断缺陷位置的流线是否发生拐折，当缺陷位置的流线发生拐折，按照步骤3进行尺寸规则化，当缺陷位置的流线未发生拐折，按照步骤4和步骤5进行尺寸规则化；
[0010]步骤3，当1.8L＜缺陷位置处的最小盘厚B时，缺陷简化为表面型裂纹，裂纹深度a等于1.4L，裂纹半长c等于0.5L，当1.8L≥B时，缺陷简化为穿透型裂纹，裂纹长度2a等于3L；
[0011]步骤4，测定薄壁盘类锻件内部同类型缺陷的厚度上限H
max
，得出下列表达式的计算值：
[0012][0013]其中：H
max
为内部缺陷的厚度上限，β为盘体流线与盘面间的平均夹角；
[0014]当m＞1时，缺陷简化为表面型裂纹，裂纹深度a等于1.4H
max
，裂纹半长c等于0.5L，当m≤1时，参照步骤5继续尺寸规则化流程；
[0015]步骤5，当1.8tan(β)*L＜B时，缺陷简化为表面型裂纹，裂纹深度a等于1.4tan(β)*L，裂纹半长c等于0.5L，当1.8tan(β)*L≥B时，缺陷简化为穿透型裂纹，裂纹长度2a等于L+2tan(β)*L。
[0016]在上述技术方案中，所述H
max
通过金相显微镜、体式显微镜和扫描电镜中的一种或多种进行测量。
[0017]在上述技术方案中，所述薄壁盘类锻件在精加工后盘体部位的厚度小于等于2mm。
[0018]在上述技术方案中，所述步骤1中无损检测的方法为射线、超声、涡流、磁粉和渗透中的一种或多种。
[0019]在上述技术方案中，所述步骤1中约化处理的约化表达式为：L＝αL'，
[0020]其中：L为缺陷径向或切向的最大边界尺寸，α为尺寸安全系数，L'为缺陷径向或切向的投影尺寸。
[0021]在上述技术方案中，所述α的取值范围是1.0
‑
1.3。
[0022]在上述技术方案中，所述步骤2中，当β＜γ≤60
°
时，判定缺陷位置流线发生拐折，其中：β为盘体流线与盘面间的平均夹角，γ为缺陷位置处流线与盘面间的平均夹角。
[0023]本专利技术的另一方面，提供一种所述的尺寸规则化方法在材料冶金质量表征中的应用。
[0024]本专利技术的另一方面，提供一种所述的尺寸规则化方法在损伤容限计算中的应用。
[0025]本专利技术的另一方面，提供一种所述的尺寸规则化方法在部件可靠性评估中的应用。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]1.本专利技术的用于薄壁盘类锻件无损检测缺陷的尺寸规则化方法，能够有效地对薄壁盘类锻件内部缺陷进行尺寸规则化及评价，也是一种辅助薄壁盘类锻件质量验收的通用方法。
[0028]2.本专利技术能够为机械部件的无损检测、质量控制、安全评定过程提供方法和工具，起到提高验收质量、节约验收时间、保障机械装备安全性和安全性的作用，对材料可靠性评估及部件寿命研究具有重要的工程意义。
[0029]3.本专利技术的尺寸规则化方法更为合理，对于材料冶金质量表征、损伤容限计算、部件可靠性评估等
均具有重要的工程意义及应用价值。
附图说明
[0030]图1所示为本专利技术的方法流程图。
[0031]图2所示为实施例1中薄壁盘类锻件的X射线探伤照片。
[0032]图3所示为实施例1中薄壁盘类锻件内部氧化膜类缺陷的扫描电镜图像。
[0033]图4所示为实施例2中薄壁盘类锻件内部气孔类缺陷的扫描电镜图像。
[0034]图5所示为实施例3中锻件流线拐折处的金相组织。
具体实施方式
[0035]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]实施例1
[0037]选取7075合金盘类锻件作为研究对象，通过以下步骤检测缺陷：
[0038]步骤1，通过X射线检测法测得锻件部件存在片状缺陷，如图2所示，根据X射线法的检测结果，内部缺陷平行于盘面内的径向、切向投影尺寸L'
径向
和L'
切向
均为0.4mm,距离锻件边缘20mm，选取尺寸安全系数α等于1.25，约化处理后，缺陷不同方向的最大边界尺寸L
径向
和L
切向
均为0.5mm。
[0039]步骤2，通过金相显微镜测定盘体流线与盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于薄壁盘类锻件无损检测的缺陷尺寸规则化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对薄壁盘类锻件进行无损检测，确定内部缺陷平行于盘面内的径向、切向投影尺寸及位置，经过约化处理后，获得缺陷不同方向的最大边界尺寸L，L为L
径向
或L
切向
；步骤2，根据缺陷所处位置对缺陷进行分类，判断缺陷位置的流线是否发生拐折，当缺陷位置的流线发生拐折，按照步骤3进行尺寸规则化，当缺陷位置的流线未发生拐折，按照步骤4和步骤5进行尺寸规则化；步骤3，当1.8L＜缺陷位置处的最小盘厚B时，缺陷简化为表面型裂纹，裂纹深度a等于1.4L，裂纹半长c等于0.5L，当1.8L≥B时，缺陷简化为穿透型裂纹，裂纹长度2a等于3L；步骤4，测定薄壁盘类锻件内部同类型缺陷的厚度上限H
max
，得出下列表达式的计算值：其中：H
max
为内部缺陷的厚度上限，β为盘体流线与盘面间的平均夹角；当m＞1时，缺陷简化为表面型裂纹，裂纹深度a等于1.4H
max
，裂纹半长c等于0.5L，当m≤1时，参照步骤5继续尺寸规则化流程；步骤5，当1.8tan(β)*L＜B时，缺陷简化为表面型裂纹，裂纹深度a等于1.4tan(β)*L，裂纹半长c等于0.5L，当1.8tan(β)*L≥B时，缺陷简化为穿透型裂纹，裂纹长度2a等于L+2tan(β)*...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，吴福，张毅，陈开媛，高蔚，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：