粉末冶金制件裂紋檢測技術研究

林貫徹

摘 要：冶金是我國重要工業之一，對我國國民經濟、綜合國力等具有重要的作用。隨著科學技術的不斷進步，不僅冶金生產技術先進性與科學性得到了顯著的提高，粉末冶金制件的裂紋檢測技術水平也得到了有效的提升。文章主要論述了粉末冶金制件裂紋檢測的基本原理，裂紋檢測技術的傳感器設計、電路組成及檢測，并對裂紋檢測技術在粉末冶金制件中的實際應用進行了介紹。

關鍵詞：粉末冶金制件；基本原理；裂紋檢測技術

中圖分類號：TG115.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0024-01

所謂粉末冶金制件，是指將合金粉末或金屬粉末加壓成型后在低于粉末熔點的溫度下進行燒結所用的工件。由于受一些因素影響，使得粉末冶金制件在實際生產過程中，有可能會發生裂紋現象，如果發生的裂紋沒有得到及時發現與處理，將會給冶金生產及生產人員帶來安全隱患，甚至引發安全事故。

因此利用科學有效的裂紋檢測技術來對粉末冶金制件的工作狀態進行檢測十分重要。

1 差動式渦流檢測技術的基本原理

目前，粉末冶金制件裂紋檢測技術主要有滲透、射線、渦流、超聲、磁粉、直流電位等。考慮到大多數粉末冶金制件廠家要求制件裂紋檢測技術簡單方便、成本低廉，結合粉末冶金制件材料結構的特殊性，發現差動式渦流檢測技術能夠很好的滿足這些要求，因而在粉末冶金制件裂紋檢測中得到了良好的應用。

差動式渦流檢測技術使用兩個檢測線圈，其中一個檢測線圈內部放置被檢測工件，另一個線圈內部放置與被測工件形狀、材質、尺寸相同的、質量好的試件，然后將兩個檢測線圈進行反向連接構成差動形式[1]。使用這種技術對粉末冶金制件是否存在裂紋進行檢測，由于兩檢測線圈連接形式是差動式，所以當被檢測工件與試件質量不同時，如被檢測工件存在裂紋等，此時線圈就會輸出相應信號，最終完成對冶金粉末制件裂紋的準確檢測。

差動式渦流檢測技術具有操作方便、檢測結果準確率高、所需工具數量少、成本低等優點。

2 粉末冶金制件裂紋檢測技術

傳感器作為粉末冶金制件渦流檢測技術中最為關鍵與重要的一個部件，其設計合理與否直接影響著裂紋檢測的效率與檢測結果的準確性。因此，傳感器與電路設計必須要科學合理。

2.1 傳感器設計

在整個粉末冶金制件的裂紋檢測技術中，傳感器是最為重要的一個組成部分，而其檢測線圈工作頻率與線圈匝數是兩個最為關鍵的檢測參數。

在設計傳感器檢測線圈時，首先測出待檢測制件的特征頻率，然后按照相關技術要求設置合適的頻率比，再求出檢測線圈的工作頻率[2]。

經過計算與試驗修正，本文將線圈的工作頻率范圍設定在1.8～2 MHz之間。檢測線圈匝數設計采用正交法來實現，線圈外殼與骨架均采用聚四氟乙烯材料制品，測量線圈直徑為0.07 mm，放置在靠近檢測的一面，激勵線圈直徑為0.15 mm，放置在緊靠測量線圈的一面。

通過試驗修正本文將測量線圈與激勵線圈的匝數比設定為1：3。線圈纏繞時應全部保持一致，以防止由于無缺陷或空載時傳感器兩輸出信號無法抵消而導致檢測結果不準確。

設置好線圈工作頻率后，將線圈連接成差動形式，將兩測量線圈首首相連，尾端與后繼電器相連，將激勵線圈首尾相連，即讓傳感器感應電壓作減法，當被檢測制件沒有缺陷或空載時，兩傳感器的輸出電壓為零，且處于平衡狀態，而一旦制件有質量問題，傳感器電壓平衡就會被打破，輸出不平衡的電壓信號，從而達到粉末冶金制件裂紋檢測的目的[3]。需注意測量線圈與激勵線圈的連接應獨立完成。

2.2 電路設計

應用在粉末冶金制件中的裂紋檢測技術所設計的電路，主要由放大器、顯示器、傳感器、移相器、振蕩器、濾波器、相敏檢波器等器件組成。

其中，振蕩器按照相應振幅與頻率為傳感器中的激勵線圈提供所需電流，使線圈產生交變磁場，從而讓被檢測制件感生出所需強度的渦流。渦流受導電制件影響，進而使檢測線圈中的電性質發生變化[4]。

此時，如果被檢測制件質量有變化，線圈就會有微弱信號輸出，該微弱信號經過放大器放大后，被輸入到相敏檢波器中，振蕩器經由移相器向相敏檢波器提供所需控制電壓，相敏檢波器對控制電壓進行相位分析后，將其傳輸至濾波器中進行頻率分析，然后在傳輸至拒斥器中進行振幅分析，以將各種干擾信號消除，最后將檢測結果用顯示器顯示出來。

3 裂紋檢測技術在粉末冶金制件中的實際應用

某粉末冶金制件加工廠主要生產鐵磁性粉末冶金制件。在生產過程中，由于各種原因使得制件產品質量存在一定缺陷，部分制件出現脫模裂紋或燒結裂紋現象。

為保證產品質量抽檢的有效性與準確性，就需要借助先進的裂紋檢測技術對抽檢樣品進行準確的裂紋檢測。

根據大量的實踐驗證，差動式渦流檢測技術不僅操作方便快捷、成本低廉、檢測結果準確，而且檢測流程不會對產品造成任何損害，是一種較為實用的裂紋檢測方法，也是當前應用最為普遍的一種檢測技術。

下面以檢粉末冶金制件中的支座脫模裂紋為例，來說明裂紋檢測技術的具體工作流程及其對保障粉末冶金制件正常工作的重要意義。

由于粉末冶金制件生產工藝特點，使得其所使用的每一種制件脫模裂紋都存在一定規律，其中支座的脫模裂紋一般會出現在螺栓連接孔周圍和圓筒底部。

在實施檢測前，應挑選一個沒有裂紋的支座作為標準件，用于對被檢測支座進行參照對比。在對螺栓連接孔進行檢測時，將一個傳感器接入到標準制件的螺栓孔中，將另一個傳感器接入到被檢測支座的螺栓孔中，然后將兩傳感器中的檢測線圈以差動形式連接起來，接通檢測電路開始對被檢測支座進行裂紋檢測[5]。

由上文分析可知，該裂紋檢測技術的實質是將沒有裂紋的制件與存在裂紋缺陷的制件所產生的不同輸出信號進行對比，如果兩者輸出信號不一致，則說明被檢測支座的螺栓孔存在裂紋缺陷，顯示器就會給出相應的檢測結果并發出聲光警報。按照同樣的原理，采用相同的裂紋檢測技術可以實現對支座圓筒底部和其他粉末冶金制件裂紋的檢測。

4 結 語

粉末冶金制件在冶金日常生產過程中占有重要的地位，發揮著重要的作用，采用先進裂紋檢測技術對各種制件是否存在缺陷進行檢測，不僅有利于提高粉末冶金制件的使用效率，而且對保障生產安全與設備使用安全具有重要的影響。總而言之，隨著科學技術水平的不斷提高，粉末冶金制件裂紋檢測技術也需要不斷的改進與完善，只有這樣其效用才能得到真正的發揮。

參考文獻：

[1] 王曄.高鐵制動用粉末冶金摩擦材料的制備及性能研究[D].北京：北京 科技大學，2015.

[2] 藺廣科.鈦合金熱等靜壓近凈成形過程數值模擬及制件性能研究[D].武漢：華中科技大學，2012.

[3] 李倩倩.粉末冶金法制備SiCp/Sn/Al復合材料及其性能的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2013.

[4] 沈小燕.粉末冶金件表面塑性變形強化規律的研究[D].武漢：武漢理工 大學，2010.

[5] 王倩倩.粉末壓制Al-W合金熱變形行為與渦旋動盤成形研究[D].太原：中北大學，2015.