Abstract

To improve ultrasonic testing capability for additively manufactured materials, extreme value statistics is employed to calculate the experimental confidence bounds of structural noise, which can be treated as time-dependent thresholds for ultrasonic C-scan image segmentation. A 316L stainless steel sample manufactured by selective laser melting is used for ultrasonic scattering measurements with a focused transducer. Compared with the fixed threshold used in the traditional C-scan image segmentation, the time-dependent threshold can effectively distinguish the flaw echoes from the background of structural noise. The optical microscopy measurement results show that the present method can avoid both missed detections and false positives.

نمونه ترجمه مقاله:

1. مقدمه

بخش­های اضافی تولیدشده (AM) می­توانند از طریق فرایند ذوب انتخابی با پرتو لیزر (SLM) تولید شوند که خصوصیات مکانیکی نامطلوب قابل‌توجهی نسبت به قطعات ریخته­گری معمولی دارند (1). بااین‌وجود، شکاف­های ماکروسکوپی (مانند حفرات مجزا، شکاف­ها و نبود اتصال) می­توانند خصوصیات مکانیکی مواد فلزی زائد ساخته‌شده SLM را تخریب کند (2). بر اساس استانداردهای بالای امنیتی، تضمین کیفیت با استفاده از بازرسی اولتراسونیک ادامه می­یابد. Rieder و همکاران، (1) و Lévesque و همکاران (3) روش­های بازرسی آنلاینی را برای مواد AM به ترتیب با استفاده از مبدل تماسی زیر بستر ساخته‌شده و لیزر غیر تماسی التراسونیک ارائه دادند. روش­های بازرسی آفلاین نیز از طریق آرایش فازی (1) و روشC-scan  رایج توسعه‌یافته‌اند (2). بااین‌وجود، بازرسی اولتراسونی مواد AM هنوز به‌عنوان یک چالش مطرح است چون وقتی پژواک از شکاف انعکاس می­یابد درزها آشکار نمی­شوند و توسط صداهای ساختاری نامطلوب در شکل موج اولتراسونیک مخفی می­مانند.

صدای ساختاری به‌عنوان سیگنال backscattering  التراسونیک شناخته می­شود که دارای امواج پراکنده منسجم است که به پشت مبدل در سمت مخالف موج التراسونیک مهاجرت می­کنند (4). پراکندگی موج التراسونیک ناشی از تفاوت امپدانس صوتی موجود بین محیط انتشار، اثر مخرب قابل‌توجهی بر کاربردهای آزمایشی غیر تخریبی دارد (5). به‌منظور دستیابی به کیفیت بهتر آزمون، صدای ساختاری التراسونیک یک موضوع تحقیقی پویا برای دهه گذشته است (6). علاوه بر این، این واقعیت که سیگنال backscattering  التراسونی حامل اطلاعات مهمی درزمینهٔ ژئومتریک و خصوصیات کشسانی ریزساختارهای مواد است که منجر به افزایش علاقه‌مندی به معیارهای پراش التراسونی و مدل‌سازی می­شود (7).

اگر تخلخل و فاز غیرفلزی در محیط انتشار وجود نداشته باشد، صدای ساختاری می­تواند به‌عنوان grain noise نیز شناخته شود. اولین مدل تحقیقی درزمینهٔ توسط Rose (8) ارائه شد. Han و Thompson (9) مطالعات Rose را به پراکندگی در مواد پلی کریستال شش‌ضلعی ریزساختار دوبلکس بسط داد. مدل grain noise برای پلی­کریستال­ها به همراه کریستال­های دلخواه و تقارن بافت ماکروسکوپی توسط Li و Rokhlin توسعه یافت (7). بااین‌وجود همه این مطالعات در دامنه فرکانس هستند که می­تواند در تعیین خصوصیات مواد استفاده شود و به‌سختی برای شناخت درزها قابل‌استفاده است. اخیراً Ghoshal و Turner (10) یک مدل grain noise  وابسته به زمان را ارائه دادند که مدل تک واگرا (SSR) نامیده می‌شود که نتایج برابری را ایجاد می­کند و به‌عنوان مدل در دنباله تناوب رفتار می­کند. مدل تئوریک SSR فرض می­کند که توزیع امواج التراسونیک تنها در میکرو ساختارها روی می­دهد و شامل سه قسمت: کالیبراسیون تجربی، ضرایب backscattering و الگوی پرتو مبدل (10) است.

اخیراً، Song و همکاران (11) یک مدل پراکندگی روبه‌جلو را برای تخمین کران بالایی grain noise بر اساس مدل SSR (10.12) و تئوری مقادیر آستانه تخمین زدند (13). کران بالایی می­تواند به‌عنوان یک آستانه مستقل از زمان در بازرسی التراسونی تلقی شده و برای مکان­یابی خودکار درزها استفاده شود؛ بااین‌وجود، مدل SSR پیشین (12) برای توزیع قوی استیل زنگ نزن ساخته‌شده توسط SLM قابل‌استفاده نیست که در آن صداهای ساختاری نه‌تنها به دانه­های ستونی بلکه به خصوصیات ذاتی منافذ، بافت و تنش پسماند ارتباطی ندارد. علاوه بر این تأثیر میانگین فضایی غیر صفر grain noise  بر مرز تئوریک نادیده گرفته‌شده است (11).