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        激光熔覆再制造涂層應(yīng)力超聲無損評價

        2018-10-18 08:43:06閆曉玲董世運(yùn)
        材料工程 2018年10期
        關(guān)鍵詞:方向信號檢測

        閆曉玲,曹 勇,董世運(yùn)

        (1北京工商大學(xué) 材料與機(jī)械工程學(xué)院,北京 102488;2 陸軍裝甲 兵學(xué)院 裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100072)

        廢舊機(jī)電產(chǎn)品再制造是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。激光熔覆[1]憑借其技術(shù)優(yōu)勢,近年來在石油、化工、礦山機(jī)械、電力設(shè)備等領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件再制造中獲得了廣泛應(yīng)用,但實(shí)踐表明:激光熔覆層殘余應(yīng)力會直接影響再制造產(chǎn)品服役性能和服役壽命,因而對涂層應(yīng)力大小進(jìn)行檢測及評估逐漸成為再制造產(chǎn)品質(zhì)量檢測領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)研究問題。目前,對應(yīng)力進(jìn)行檢測的方法[2-3]可分為有損法(小孔法、彎曲法)和無損法[4-6](X射線衍射法、光學(xué)法和超聲波法)兩類,上述方法各具特點(diǎn),但有損法會破壞零部件結(jié)構(gòu)的整體性, X射線衍射法會危害檢測人員健康,光學(xué)法對檢測環(huán)境要求嚴(yán)苛。相比于上述方法,超聲波法[7-8]具有安全、無損、可實(shí)現(xiàn)在線檢測等優(yōu)點(diǎn),因而在應(yīng)力檢測領(lǐng)域引起眾多學(xué)者的關(guān)注。

        超聲波檢測應(yīng)力的理論基礎(chǔ)是聲彈效應(yīng)[9],但是由于激光熔覆層組織具有明顯的各向異性特征, 并且在涂層制備過程中材料會發(fā)生彈塑性變形, 而完全與之符合的聲彈性理論有待進(jìn)一步發(fā)展。如何提高此類材料應(yīng)力超聲無損評價的可靠性,近年來國內(nèi)外學(xué)者開展了廣泛的研究,并取得了一些有意義的成果。如Johson[10]以Green的彈塑性連續(xù)介質(zhì)模型為基礎(chǔ),推導(dǎo)了彈塑性條件下的聲彈性公式;Rokhlin等[11]提出了 GAO技術(shù),使用兩種橫波和一種縱波,在橫波偏振角度和應(yīng)力之間建立關(guān)系;Walaszek等[12]使用臨界折射縱波,測量了對接平板焊接縱向殘余應(yīng)力,結(jié)果與小孔法比較吻合良好。上述研究都是對各向異性材料應(yīng)力超聲無損評價的有益探索,具有一定的借鑒意義,但不足之處也顯而易見,例如理論推導(dǎo)得到的聲彈公式大多包含彈性應(yīng)變、塑性應(yīng)變、主拉伸率等參數(shù),通過彈塑性實(shí)驗(yàn)才能確定這些復(fù)雜參數(shù)的值,因而難以在實(shí)際中推廣應(yīng)用。采用特定的波形或不同類型波形組合進(jìn)行應(yīng)力檢測[13-16],需要研制專用超聲換能器,且大多停留在實(shí)驗(yàn)觀察層面,缺乏深層次的理論分析。本研究依據(jù)彈性波和有限變形理論,推導(dǎo)了激光熔覆層中的聲彈方程,應(yīng)用泰勒級數(shù)展開方法對其進(jìn)行了合理簡化。采用瑞利波實(shí)現(xiàn)對激光熔覆再制造涂層應(yīng)力的無損表征,結(jié)合超聲傳播理論及微觀組織分析瑞利波評價涂層應(yīng)力的機(jī)理,并基于佐證實(shí)驗(yàn)對檢測結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

        1 激光熔覆層中瑞利波聲彈方程

        超聲波聲彈理論是目前用于測量應(yīng)力的理論基礎(chǔ)。聲彈效應(yīng)表明:在應(yīng)力作用影響下,瑞利波在固體材料中的傳播速度不同于未受應(yīng)力作用的聲波速度。因此需考慮材料內(nèi)部應(yīng)力對小振幅瑞利波傳播的影響,推導(dǎo)激光熔覆層中瑞利波聲彈方程。

        取圖1所示的坐標(biāo)系,假設(shè)瑞利波在熔覆層表面以速度v沿著x1方向傳播,則瑞利波位移矢量所在的平面平行于x1ox3坐標(biāo)面,其中沿著x3方向的傳播深度距離表面1~2個波長距離內(nèi)。通常情況下激光熔覆層厚度不大,并且沿厚度方向拘束度小,為自由表面,所以垂直于表面的正應(yīng)力和平行于表面的切應(yīng)力都等于0,因此熔覆層表層應(yīng)力狀態(tài)可簡化為平面應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)材料力學(xué)理論,平面應(yīng)力場上的應(yīng)力可分解為多組不同取向的互相垂直的應(yīng)力,假設(shè)在被測得微區(qū)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)如圖1所示,x1,x2方向的應(yīng)力σ11,σ22在被測微區(qū)內(nèi)均勻分布,則依據(jù)有限變形理論[16]瑞利波波動方程可表示為

        (1)

        sklrs=λδklδrs+μ(δksδlr+δklδls)+2λ(εklδrs+εkl)+
        [-λδklδrs-μδksδlr+(λ-μ)δklδls]εkk+
        2μ(εksδlr+εlrδks+εkrδls+εlsδkr)

        (2)

        式中:u為固體中質(zhì)點(diǎn)的位移分量;ρ為介質(zhì)的密度;k,l,m,r,s為張量下標(biāo);ur,s=?ur/?xs;δij為克羅內(nèi)克(Kronecher)符號(δij=1(i=j),δij=0(i≠j));λ,μ為Lame常數(shù);ε為應(yīng)變分量。

        x3=0處為自由表面,邊界條件可表示為

        σ3j=0(x3=0,j=1,2,3)

        (3)

        由波動方程和邊界條件,可以得到熔覆層中質(zhì)點(diǎn)位移沿3個坐標(biāo)方向的分量

        (4)

        式中:A為與材料特性有關(guān)的常數(shù);ω為圓頻率;B=ω/v;α1=[1-(v/vl)2]1/2;α2=[1-(v/vs)2]1/2;α=(α1α2)1/2;vl,vs為無應(yīng)力狀態(tài)下熔覆層中縱波,橫波的傳播速度。

        圖1 激光熔覆涂層中的瑞利波波矢Fig.1 Rayleigh wave vector in laser cladding coating

        根據(jù)固體介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系,當(dāng)表面波波矢沿著x1方向傳播時,x3=0處邊界條件又可表示為

        σmju3,m+s3jrsur,s=0

        (5)

        將方程(1),(4)代入方程(5),可得

        (6)

        由式(6)可知,激光熔覆層應(yīng)力與瑞利波傳播速度之間存在著復(fù)雜的非線性關(guān)系,實(shí)際應(yīng)用過程中,由應(yīng)力引起的瑞利波速度變化量非常小,因此可用v0處泰勒級數(shù)展開式對式(6)進(jìn)行簡化處理,忽略高次項(xiàng),可得到瑞利波速度的變化量與應(yīng)力之間的近似表達(dá)式為

        Δv/v0=(vi-v0)/v0=σ11ki1+σ22ki2

        (7)

        式(7)即為激光熔覆層中瑞利波的聲彈方程,應(yīng)力檢測過程中,通過測試已知應(yīng)力作用下材料中瑞利波聲速的變化可以標(biāo)定聲彈系數(shù)ki1,ki2。

        2 聲彈系數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

        2.1 實(shí)驗(yàn)材料

        實(shí)驗(yàn)使用Fe314激光熔覆(45鋼為基體)試樣,實(shí)驗(yàn)材料成分如表1所示。Fe314自熔合金與45鋼基體材料具有良好的潤濕性,易獲得稀釋度低且與基體成為冶金結(jié)合的致密涂層。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3075-82,通過多道搭接多層堆積制備激光熔覆光滑靜載拉伸試樣,試樣的尺寸如圖2所示,基體厚度為3mm,熔覆層厚度為2mm。

        表1 激光熔覆試樣的化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%) Table 1 Chemical compositions of laser cladding specimen (mass fraction/%)

        圖2 靜載拉伸試樣形狀示意圖Fig.2 Schematic drawing of static load tensile specimen

        2.2 實(shí)驗(yàn)方法

        激光熔覆層應(yīng)力檢測系統(tǒng)如圖3所示,主要包括Panametrics-NDT 5800PR超聲波脈沖發(fā)射接收儀,TDS5000B示波器(最高采樣頻率2.5GHz)以及頻率為5MHz的瑞利波探頭(一個發(fā)射探頭、一個接收探頭),實(shí)驗(yàn)時為保證探頭和試樣之間耦合穩(wěn)定,且兩者之間為彈性接觸,采用一簡單裝置將表面超聲波探頭固定在待檢測區(qū)域采集數(shù)據(jù)(探頭之間距離為30mm)。

        圖3 激光熔覆層應(yīng)力檢測系統(tǒng)Fig.3 Measurement system for evaluation of stress in laser cladding coating

        2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方法

        由聲彈方程(7)可知,實(shí)驗(yàn)過程中需要采集不同應(yīng)力狀態(tài)下的瑞利波速度,由于瑞利波速度不方便測量,而傳播時間可以直接測量,因此,將速度轉(zhuǎn)化為一定距離內(nèi)傳播時間的變化率來處理。采用圖3所示的瑞利波應(yīng)力檢測系統(tǒng)采集去應(yīng)力退火處理過的Fe314激光熔覆試樣中瑞利波接收探頭的信號,記錄外加載荷為0時,瑞利波在激光熔覆層中傳播30mm的時間t0。

        為了獲得不同的應(yīng)力狀態(tài),將試樣在MTS810型液壓伺服試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸,采集不同應(yīng)力狀態(tài)下激光熔覆層的瑞利波信號,每一應(yīng)力狀態(tài)下分別沿平行于加載方向和垂直于加載方向采集3次數(shù)據(jù),直至激光熔覆試樣出現(xiàn)較為明顯的塑性變形或裂紋,停止采集數(shù)據(jù)。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        3.1 聲彈曲線分析

        以應(yīng)力為0時采集的信號為基準(zhǔn)信號,不同應(yīng)力狀態(tài)下采集到的信號為計(jì)算信號,采用廣義相關(guān)倒頻譜分析[17-18]方法得到計(jì)算信號與基準(zhǔn)信號之間的時間差。建立Fe314激光熔覆層試樣中平行和垂直于應(yīng)力加載方向的瑞利波聲彈曲線,結(jié)果如圖4所示。

        由圖4可知,當(dāng)拉伸應(yīng)力小于495MPa時,隨著應(yīng)力的增加,瑞利波在固定聲程30mm中的傳播時間相對于基準(zhǔn)信號的變化率(傳播速度變化率)基本以線性規(guī)律增加,應(yīng)力小于250MPa時,兩者之間線性關(guān)系良好(波動幅度較小),應(yīng)力大于250MPa,小于495MPa時,兩者之間為非良好性線性關(guān)系(波動幅度稍大);當(dāng)拉伸應(yīng)力大于495MPa時,兩者之間關(guān)系不再符合線性變化規(guī)律,而是沿?zé)o規(guī)律曲線波動; 平行于加載方向上瑞利波傳播速度隨應(yīng)力變化率略大于垂直于加載方向上的變化率。

        圖4 Fe314激光熔覆層中瑞利波聲彈曲線 (a)平行于加載方向;(b)垂直于加載方向Fig.4 Acoustoelastic curves of Rayleigh wave in laser cladding Fe314 alloy coating (a)parallel to loading direction;(b)perpendicular to loading direction

        當(dāng)應(yīng)力大于495MPa時,F(xiàn)e314激光熔覆層中瑞利波聲彈曲線不再符合線性變化規(guī)律,結(jié)合圖5所示Fe314激光熔覆層微觀組織及斷口形貌分析其原因。從圖5(a)可以看出Fe314激光熔覆層為典型的各向異性組織,其內(nèi)部呈明顯樹枝晶。由于試樣通過多道搭接多層堆積制備而成,所以熔覆層中存在較為明顯的層間界面,使得單層熔覆層內(nèi)樹枝晶的生長方向基本一致,大致與層間界面垂直;相鄰熔覆層組織中樹枝晶生長的連續(xù)性被層間界面打斷,生長方向略有不同;相鄰熔覆層以冶金結(jié)合的方式結(jié)合在一起,既保證了層內(nèi)樹枝晶生長的延續(xù)性,又保證了層間結(jié)合的強(qiáng)度。

        綜合上述分析結(jié)果可知,F(xiàn)e314激光熔覆層組織具有明顯的各向異性特征,因而試樣在外加載荷作用下產(chǎn)生變形時,試樣內(nèi)部各部分變形不均衡,當(dāng)外加載荷較小時,熔覆層發(fā)生彈性變形,瑞利波信號傳播速度相對變化率與應(yīng)力間關(guān)系滿足線性規(guī)律;當(dāng)應(yīng)力值達(dá)到495MPa時,隨著應(yīng)力的進(jìn)一步增大,熔覆層內(nèi)部變形不均衡愈加明顯,局部區(qū)域的變形已經(jīng)超出彈性變形范圍,進(jìn)入塑性變形階段,且隨著應(yīng)力的增加塑性變形區(qū)域逐步擴(kuò)大,直至斷裂?;诼晱椑碚摰娜鹄☉?yīng)力評價結(jié)果反映的是超聲波傳播范圍內(nèi)材料表層應(yīng)力的平均值,高應(yīng)力階段瑞利波檢測范圍內(nèi)熔覆層的“平均變形”已經(jīng)進(jìn)入塑性變形階段,因而聲彈性理論不再適用于該變形階段,所以瑞利波信號聲彈曲線出現(xiàn)了“波動”。

        從圖5(b)可以看到拉伸試樣斷口中存在較多韌窩,屬于典型的塑性斷裂。因而本節(jié)結(jié)合塑性變形理論對高應(yīng)力階段瑞利波信號隨應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行理論分析。金屬塑性變形理論[19]表明,金屬材料的塑性變形是位錯運(yùn)動的反映,承受外部載荷時,由于熔覆層內(nèi)部晶格畸變會出現(xiàn)位錯,在外力持續(xù)作用下,位錯將發(fā)生滑移。位錯運(yùn)動首先在阻力較小的滑移面上啟動,滑移過程中遇到熔覆層間界面、樹枝晶、氣孔、夾雜等微觀缺陷等“障礙物”時,將會出現(xiàn)位錯塞積使滑移運(yùn)動受到阻礙,此時該局部區(qū)域的應(yīng)力逐漸變大,瑞利波信號在熔覆層中的傳播速度隨之提高;當(dāng)位錯塞積數(shù)量積累到一定程度,該局部區(qū)域產(chǎn)生的應(yīng)力足以克服位錯滑移所需的“阻力”時,滑移運(yùn)動將沿其他易滑移面繼續(xù)向前推進(jìn),此時位錯塞積數(shù)量逐步減少,該局部區(qū)域的應(yīng)力集中得到釋放,瑞利波信號在熔覆層中的傳播速度隨之減?。桓邞?yīng)力階段試樣塑性變形過程中,熔覆層內(nèi)部不斷出現(xiàn)位錯滑移-塞積-滑移的過程,由此引起應(yīng)力釋放-集中-釋放這一變化規(guī)律,即瑞利波信號傳播速度會出現(xiàn)減小-增大-減小的規(guī)律,這就是 Fe314激光熔覆層中瑞利波信號聲彈曲線“波動”的主要原因。

        圖5 Fe314激光熔覆層微觀組織(a)及其斷口形貌(b) Fig.5 Microstructure (a) and fractography (b) of laser cladding Fe314 alloy coating

        為了驗(yàn)證上述分析結(jié)果,采用電磁聲共振法評價外加載荷為500MPa和650MPa時Fe314激光熔覆層試樣的變形程度,檢測結(jié)果如圖6所示。由電磁聲共振法檢測原理可知,電磁聲共振信號頻率幅值反映了材料的塑性變形程度。由圖6可知,外加載荷為650MPa時采集到的電磁聲共振信號幅值明顯高于外加載荷為500MPa時檢測信號的幅值,從而印證了650MPa時激光熔覆層塑性變形程度明顯高于500MPa時熔覆層塑性變形程度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上述理論分析結(jié)果相吻合。

        圖6 不同載荷時激光熔覆層表層電磁聲共振信號Fig.6 Electromagnetic acoustic resonance signals of laser cladding coating under different tensile stresses

        3.2 激光熔覆層組織效應(yīng)影響分析

        由圖5(a)可知,激光熔覆層為快速凝固組織,主要由方向性生長的樹枝晶或柱狀晶構(gòu)成,因此熔覆層中存在織構(gòu),為典型的各向異性組織。根據(jù)超聲傳播理論[20-21]可知,由于各向異性組織效應(yīng)的影響,使得超聲波在傳播過程中出現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)、分離和聚焦等復(fù)雜物理現(xiàn)象。為了客觀地評價各向異性組織效應(yīng)對檢測結(jié)果的影響,采用相同的工藝參數(shù)制備Fe314合金激光熔覆拉伸試樣,并對其進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。隨機(jī)采集試樣表面上4個不同位置處平行于加載方向上的瑞利波信號,結(jié)果如圖7所示。

        圖7 應(yīng)力為0時Fe314激光熔覆層表面瑞利波信號Fig.7 Rayleigh wave signals of laser cladding Fe314 alloy coating responding to the zero stress

        由圖7可知,應(yīng)力為0,檢測位置不同時,瑞利波信號沿著加載方向在固定聲程(30mm)中傳播的時間并不相同(平均變化率6.5×10-6)。研究表明,超聲換能器與試樣界面的耦合狀態(tài)、檢測溫度等外在因素也會影響檢測結(jié)果的可靠性,因此檢測過程中,采用黏稠度一定的機(jī)油作為耦合劑,利用一簡單裝置向探頭施加相同的壓力,以保證探頭和試樣之間耦合穩(wěn)定,且兩者之間為彈性接觸;此外保持恒定的檢測溫度。由此可見,排除上述外在影響因素,應(yīng)力為0時,材料的各向異性組織效應(yīng)是導(dǎo)致瑞利波信號傳播速度變化(影響檢測結(jié)果可靠性)的主要因素。

        由圖4可知,應(yīng)力小于495MPa時,聲彈曲線基本符合線性變化規(guī)律,此時激光熔覆層宏觀特征雖處于彈性變形范疇,但材料的各向異性使得變形不均勻,應(yīng)力集中的局部區(qū)域(例如微觀缺陷處)已經(jīng)進(jìn)入塑性變形階段 ,并且隨著應(yīng)力的增大,彈性變形區(qū)域逐漸減小,塑性變形區(qū)域逐漸擴(kuò)大。因此依據(jù)忽略高次項(xiàng)的聲彈公式(7)對涂層應(yīng)力進(jìn)行評價,誤差不可避免。如何有效減小各向異性組織效應(yīng)的影響,提高檢測結(jié)果的可靠性,目前國內(nèi)外從事相關(guān)研究的學(xué)者提出了一些方法,但局限性較強(qiáng)。例如通過理論推導(dǎo)得到的各向異性材料聲彈公式大多包含彈性應(yīng)變、塑性應(yīng)變、主拉伸率等復(fù)雜參數(shù),通過彈塑性實(shí)驗(yàn)才能確定這些復(fù)雜參數(shù)的值,因而難以在實(shí)際中推廣應(yīng)用。采用對組織效應(yīng)敏感的波形(如SH波)或不同類型波形組合(如聚焦縱波與橫波雙折射相結(jié)合)進(jìn)行檢測,可實(shí)現(xiàn)組織效應(yīng)的分離,但需要研制專用超聲換能器,且大多停留在實(shí)驗(yàn)觀察層面,缺乏深層次的理論分析。

        本研究依據(jù)彈性波和有限變形理論,考慮材料內(nèi)部應(yīng)力對于小振幅瑞利波傳播的影響,結(jié)合瑞利波傳播的邊界條件,推導(dǎo)了激光熔覆層中的聲彈方程,應(yīng)用泰勒級數(shù)展開方法對其進(jìn)行了合理簡化。該聲彈公式中不包含復(fù)雜參數(shù),聲彈系數(shù)的標(biāo)定方便可行。以高相關(guān)系數(shù)、小標(biāo)準(zhǔn)方差為判據(jù),采用最小二乘法對圖4 中瑞利波聲彈曲線的線性部分進(jìn)行擬合,擬合結(jié)果如圖8和式(8)所示。

        圖8 Fe314激光熔覆層中瑞利波聲彈曲線擬合結(jié)果 (a)平行于加載方向;(b)垂直于加載方向Fig.8 Linear fitting results of acoustoelastic curves of Rayleigh wave in laser cladding Fe314 alloy coating (a)parallel to loading direction;(b)perpendicular to loading direction

        (8)

        各向同性材料中,互相垂直的兩個方向上聲彈系數(shù)滿足k11=k22,k12=k21,激光熔覆層具有各向異性特征,但Fe314為立方晶系,所以仍然滿足上述條件。因此Fe314激光熔覆再制造涂層的聲彈公式(8)修正為

        (9)

        對重新制備Fe314合金激光熔覆拉伸試樣進(jìn)行靜載拉伸,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入式(9)計(jì)算激光熔覆層應(yīng)力。檢測結(jié)果如圖9所示,可以看出,采用本研究提出的方法,有效削弱了組織效應(yīng)對檢測結(jié)果的影響(最大相對誤差由11.5%降低至4.4%),并且不需要事先測定眾多復(fù)雜參數(shù)以及研制專用的超聲換能器。

        圖9 Fe314激光熔覆層表面應(yīng)力檢測結(jié)果Fig.9 Testing results of stress in laser cladding Fe314 alloy coating

        3.3 熔覆層間聲波傳遞影響分析

        圖10為多道搭接多層堆積Fe314激光熔覆試樣微觀組織,可以看到熔覆層中存在明顯的層間界面。圖中箭頭代表瑞利波在熔覆層中的傳播路徑,包含兩部分:平行于層間界面的聲波傳播方向和垂直于層間界面的聲波滲透方向。由瑞利波在介質(zhì)中傳播特性可知,滲透方向上瑞利波能量主要集中在表層以下2個波長之內(nèi), 2個波長之外,隨著傳播深度(圖10中的垂直方向)的增加,其能量以指數(shù)形式急劇降低,直至能量為0。

        理論上滲透方向上傳播的瑞利波遇到層間界面還會發(fā)生反射,反射回波信號強(qiáng)度主要取決于聲壓反射率rf。

        (10)

        式中:pr為反射聲波聲壓強(qiáng)度;po為入射聲波聲壓強(qiáng)度;ρ1,ρ2為相鄰的熔覆層介質(zhì)1及介質(zhì)2的密度;v1,v2為相鄰的熔覆層介質(zhì)1及介質(zhì)2中瑞利波傳播的速度。

        在激光熔覆工藝參數(shù)一定的情況下,不同熔覆層(單層厚度為0.2mm)之間聲阻抗相差很小(反射率極低)。本研究通過測量一定距離內(nèi)瑞利波信號傳播時間的相對變化(圖10中的水平方向)來檢測激光熔覆層表層應(yīng)力,所以熔覆層之間的超聲波傳遞(滲透及反射)對檢測結(jié)果的影響可以忽略。

        圖10 Fe314激光熔覆層微觀組織Fig.10 Microstructure of laser cladding Fe314 alloy coating

        4 結(jié)論

        (1)拉伸應(yīng)力小于495MPa時,隨著應(yīng)力的增大,瑞利波在激光熔覆層中的傳播速度變化率以線性規(guī)律增加,拉伸應(yīng)力大于495MPa時,激光熔覆層中瑞利波傳播速度變化率不再符合線性規(guī)律,呈現(xiàn)出“波浪式”變化,分析表明各向異性激光熔覆層的非均勻變形是導(dǎo)致高應(yīng)力階段聲彈曲線波動的主要原因。

        (2)各向異性激光熔覆層組織效應(yīng)會影響超聲波應(yīng)力檢測結(jié)果的可靠性,熔覆層間聲波的傳遞對超聲波應(yīng)力檢測結(jié)果的影響可以忽略。

        (3)激光熔覆層瑞利波傳播速度變化率-應(yīng)力結(jié)果表明,對聲彈系數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中測得的聲彈曲線線性部分進(jìn)行擬合,將擬合直線與縱坐標(biāo)的截距b作為組織效應(yīng)影響因子,采用該因子修正推導(dǎo)出激光熔覆層聲彈公式,應(yīng)用該公式計(jì)算激光熔覆層應(yīng)力,有效削弱了組織效應(yīng)的影響,提高了超聲波應(yīng)力檢測結(jié)果的可靠性。

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