基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测

doi:10.7527/S1000-6893.2021.26674

材料工程与机械制造

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基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测

金士杰, 王志诚, 田鑫, 孙旭, 林莉()

大连理工大学无损检测研究所，大连　116085

收稿日期:2021-11-17 修回日期:2021-12-10 接受日期:2021-12-24 出版日期:2022-01-05 发布日期:2022-01-04
通讯作者: 林莉 E-mail:linli@dlut.edu.cn
基金资助:
国家重点研发项目(2019YFA0709003);国家自然科学基金(51905079);辽宁省“兴辽英才计划”(XLYC1902082)

TOFD detection of bottom defects in aluminum alloy plate by half-skip mode wave

Shijie JIN, Zhicheng WANG, Xin TIAN, Xu SUN, Li LIN()

NDT & E Laboratory，Dalian University of Technology，Dalian 　116085，China

Received:2021-11-17 Revised:2021-12-10 Accepted:2021-12-24 Online:2022-01-05 Published:2022-01-04
Contact: Li LIN E-mail:linli@dlut.edu.cn
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2019YFA0709003);National Natural Science Foundation of China(51905079);Liaoning “Revitalization Talents Program”(XLYC1902082)

摘要/Abstract

摘要：

采用超声衍射时差法（TOFD）检测铝合金板底面缺陷时，受直通波脉冲宽度影响存在近表面盲区。提出了TOFD半跨模式波法进行盲区抑制，利用一次底面反射波在缺陷端点处衍射波的特征及其在B扫查图像中的对称性推导底面缺陷定深公式。仿真和实验结果表明，对于厚度为7.0 mm的铝合金板，在探头中心距为40 mm、中心频率为10 MHz的检测条件下TOFD半跨模式波法能将近表面盲区抑制64%以上，且深度不小于2.0 mm底面缺陷的定位误差不超过6.32%。与模式转换波及TOFD⁃W波相比，半跨模式波不会与底波混叠且离直通波较近，在铝合金板底面缺陷检测中适用性较强。

关键词: 超声衍射时差法（TOFD）, 盲区, 半跨模式波, 铝合金, 定量检测

Abstract:

When Time-of-Flight Diffraction （TOFD） technique is used to detect the bottom defects in the aluminum alloy plate， there is a near-surface dead zone under the effect of the pulse duration of lateral wave. In this paper， a TOFD half-skip mode wave method is proposed to reduce the dead zone. The characteristics of the diffracted wave of the first back-wall reflected wave at the defect tip and its symmetry in B-scan image are employed to derive the depth determination formula of bottom defect. Simulation and experiment results show that with the proposed method， the range of the near-surface dead zone is reduced by more than 64%， and the positioning errors of the defects with depth of no less than 2.0 mm are within 6.32% for the aluminum alloy plate with a thickness of 7.0 mm by using the probes with 10 MHz center frequency and 40 mm probe center spacing. Compared to the mode-converted wave and the TOFD-W wave， the half-skip mode wave is decoupled with the back-wall wave and is close to the lateral wave， presenting stronger applicability in detecting the bottom defect in aluminum alloy plate.

Key words: Time-of-Flight Diffraction (TOFD), dead zone, half-skip mode wave, aluminum alloy, quantitative detection

中图分类号:

V252.2

金士杰, 王志诚, 田鑫, 孙旭, 林莉. 基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测[J]. 航空学报, 2023, 44(4): 426674-426674.

Shijie JIN, Zhicheng WANG, Xin TIAN, Xu SUN, Li LIN. TOFD detection of bottom defects in aluminum alloy plate by half-skip mode wave[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(4): 426674-426674.

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参考文献 25

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