增材制造發動機燃燒室流道多余物X射線成像檢出能力研究(2)
時間：2024-10-11 08:41 來源：特種鑄造及有色合金2024年第44卷 作者：admin 閱讀：次
圖5為寬段流道內部線形多余物第52層Z軸切片圖像檢測效果，方框處為CT檢出的線形多余物的位置與對應絲號。可以看出，CT能夠檢出絲號為10～16的所有線形多余物。
圖6為含直徑0.1mm線形多余物的第2088層X軸切片圖像及檢測效果，圖像放大后可觀察到線形多余物沿流道方向的影像。由于影像橫跨多幅切片圖像，線形多余物形態在該切片圖像上不能完整呈現，且當金屬絲緊貼內壁時，尺寸小的線形多余物檢測困難，需要將多張切片圖像進行對比和圖像處理才能觀察到。線形多余物測量值與標準絲徑基本保持一致，絕對誤差≤5μm，最小可測量線形多余物尺寸為0.1mm。
圖5 線形多余物Z軸切片檢測效果圖
圖6 X軸CT圖像中最小絲徑線形多余物的檢測
2.2.2 壁厚分析
由于燃燒室工作環境溫度為600～1300℃，筒體 和內部流道容易產生變形，需要進行壁厚均勻性分析。圖7為寬段流道Z軸方向切片圖像壁厚分析效果圖。可以看出，寬段流道整體均勻性良好，但環內壁輪廓不清晰，主要是GH3625合金密度高、復雜流道試樣透照厚度比大、射束硬化以及散射線等因素所導致。對外徑和流道進行尺寸測量，外徑為79.4mm，不同流道CT測量結果存在差異。寬段流道寬度為1.90～2.00mm，長度為2.86～2.93mm。窄段流道寬度為1.31～1.67mm，長度為1.75～1.94mm。同時采用最小精度為0.01mm的千分尺進行測量，外徑為79.5mm，寬段流道寬度為1.80～1.90mm，長度為2.76～2.86mm；窄段流道寬度為1.30～1.58mm，長度為1.78～2.10mm。與CT測量相比，誤差小于0.16mm，表明CT能夠有效 分析復雜流道壁厚。
圖7 內部流道壁厚均勻性分析
【主要結論】
（1）采用 SLM 工藝制造含復雜流道的燃燒室模擬件，材質為 GH3625 高溫合金，內部預制了不同尺寸凸出立方體多余物和線形多余物。
（2）對 GH3625 高溫合金燃燒室模擬件進行 CR 檢測，按 GB/T 26642-2022 標準 A 級檢測要求進行透照。結果表明，最小可檢出設計尺寸為 0.15 mm 的凸出立方體多余物和絲徑為 0.1 mm 的線形多余物，設計尺寸≤0.1 mm 凸出立方體多余物存在漏檢。
（3）對 GH3625 高溫合金燃燒室模擬件進行顯微CT 檢測，成像分辨率達到 30 μm。結果表明，設計尺寸為 0.08～0.20 mm 的凸出立方體多余物均被檢出，并對多余物進行尺寸測量分析，凸出立方體多余物平均測量 尺 寸 普 遍 大 于 設 計 尺 寸 ，絕 對 誤 差 最 大 不 超 過
50 μm，凸 出 立 方 體 多 余 物 缺 陷 最 小 檢 出 尺 寸 為0.1 mm，線形多余物缺陷測量值基本與標準尺寸一致，可檢出最小絲徑為 0.1 mm。
（4）通過 CT 進行流道壁厚測量與均勻性分析，結果顯示寬段流道均勻性良好，CT 測量尺寸與實際測量尺寸誤差小于 0.16 mm。
【作者團隊介紹】
劉玲玲，女，1989年9月出生，博士畢業于天津大學儀器科學與技術專業，講師，碩士生研究生導師。2019年3月入參加工作，一直從事射線檢測與人工智能交叉融合、太赫茲無損檢測的教學和科研工作。主持國家自然基金1項，主持省部級課題1項，橫向課題多項。
【引用格式】
中文：布樹鵬, 敖波, 宋鴻玉, 劉玲玲, 劉海強.增材制造流道多余物X射線成像檢出能力研究[J].特種鑄造及有色合金，2024，44（9）：1213-1217.
英文：BU Shupeng1, AO Bo1, SONG Hongyu1, LIU Lingling1, LIU Haiqiang2.X-ray Imaging Detection Capability of Residues in Additive Manufactured Channels[J].Special Casting & Nonferrous Alloys，2024，44（9）：1213-1217.
(責任編輯：admin)
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