探析無損檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展

劉建華

摘 要： 在機(jī)械生產(chǎn)過程中，常出現(xiàn)一些影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷，很容易被帶入后續(xù)加工（例如鍛造、軋制、擠壓等） 的產(chǎn)品中，成為危及產(chǎn)品使用性能的隱患。將無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)，有利于產(chǎn)品質(zhì)量管理、質(zhì)量鑒定和在役檢查。本文對(duì)機(jī)械工業(yè)中無損檢測(cè)技術(shù)的

應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： 無損檢測(cè)技術(shù) 機(jī)械工業(yè) 應(yīng)用

1、常用無損檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用

1.1 射線檢測(cè)法

射線檢測(cè)法是利用射線在材料中的透射性能及在不同材料中射線強(qiáng)度衰減程度的不同，檢測(cè)出工件的缺陷。X射線和γ射線是一種電磁輻射。在射線檢測(cè)中應(yīng)用的射線主要是X射線、γ射線和中子射線。當(dāng)射線通過物質(zhì)時(shí)，隨著貫穿行程的增加，則射線的衰減越嚴(yán)重，即物質(zhì)越厚，射線衰減的程度越大。射線衰減的程度不僅與透過物質(zhì)的厚度有關(guān)，而且還與射線的性質(zhì)和物體的性質(zhì)有關(guān)。射線的波長越小，衰減越小，物質(zhì)密度及原子序數(shù)越大，射線衰減也增大。這種關(guān)系不是簡單的線性關(guān)系，而是指數(shù)關(guān)系的衰減。射線的檢測(cè)方法主要有透視照相法、X射線熒光屏觀察法、電離檢測(cè)法和電視觀察法以及正在發(fā)展的X射線計(jì)算機(jī)層析攝影法等。將受到不同吸收程度的射線投射到膠片上，再經(jīng)顯影后，可得到物體厚度與工件內(nèi)部缺陷情況的照片。如果利用熒光屏代替膠片，還可更加直接觀察被檢物體的內(nèi)部情況。利用射線檢測(cè)法，可獲得永久記錄，可供日后再次檢查，射線功率可調(diào)。但X射線設(shè)備的一次投資大，不易攜帶也不安全，要保護(hù)將被照射的設(shè)備。在機(jī)械工業(yè)中，常用射線在線檢測(cè)氣缸鑄件的質(zhì)量，特別是用來檢測(cè)微小氣孔、疏松、縮孔、針孔、溶劑夾渣、氧化夾渣、夾砂等缺陷，并用于進(jìn)行精確尺寸測(cè)量，也可用于氣缸、鋁活塞等鑄件的檢測(cè)；射線還常用于檢測(cè)焊件的不連續(xù)性（包括裂紋、氣孔、未熔合、未焊接、夾渣）以及腐蝕和裝配缺陷，最適合檢查工件厚壁的體積型缺陷。

1.2 超聲檢測(cè)法

超聲檢測(cè)法是利用物體自身或缺陷的聲學(xué)特性對(duì)超聲波傳播的影響，來檢測(cè)物體的缺陷或某些物理性能。超聲波檢測(cè)法利用了介質(zhì)的聲學(xué)特性（如聲速、衰減系數(shù)、聲阻抗等）與某些待測(cè)的工業(yè)非聲學(xué)量（如強(qiáng)度、彈性、硬度、密度、溫度、粘度、濃度、流量、流速和厚度等）之間存在的某種函數(shù)關(guān)系或相關(guān)性，并探索這些量之間的關(guān)系，以便通過這些聲學(xué)量來測(cè)定工業(yè)非聲學(xué)量。當(dāng)聲源產(chǎn)生的超聲波以一定方式進(jìn)入到待測(cè)物體，超聲波與缺陷相互作用，使其傳播方向或特征改變，改變后的超聲波通過設(shè)備裝置檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，根據(jù)接收的超聲波特征，評(píng)估被檢測(cè)的物體內(nèi)部是否存在缺陷及其特征。在超聲檢測(cè)中常用的頻率為幾兆赫（通常范圍為0.5～5MHz）。超聲檢測(cè)法對(duì)平面型缺陷十分敏感，一經(jīng)檢測(cè)便知結(jié)果；并且易于攜帶；且多數(shù)超聲檢測(cè)儀不必外接電源，穿透力強(qiáng)，但作為耦合傳感器，要求被檢表面光滑；但難于探出細(xì)小裂縫，要有參考標(biāo)準(zhǔn)，為解釋信號(hào)，要求檢驗(yàn)人員素質(zhì)高。

1.3 磁粉檢測(cè)法

磁粉檢測(cè)法是通過磁粉在物體缺陷附近形成的漏磁場(chǎng)中的堆積情況來檢測(cè)物體表面或近面處的缺陷的無損檢測(cè)方法。當(dāng)材料或被測(cè)工件被磁化后，如果被測(cè)工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會(huì)在該處形成一個(gè)漏磁場(chǎng)，這個(gè)漏磁場(chǎng)將吸引、聚集檢測(cè)過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示。因此，磁粉檢測(cè)首先是對(duì)被測(cè)工件加外磁場(chǎng)，工件被磁化后，在工件表面均勻噴灑微米級(jí)的磁性顆粒，如果被檢工件沒有缺陷，則磁粉在工件表面均勻分布，如果被檢工件有缺陷，磁粉將被小磁極吸引，缺陷處堆積比較多的磁粉，缺陷就被顯示出來。為了使磁粉圖像便于觀察，可以采用與被檢工件表面有較大反襯顏色的磁粉。為了提高靈敏度，還可以用熒光磁粉，在紫外線照射下，更容易觀察工件中的缺陷。磁粉檢驗(yàn)法具有經(jīng)濟(jì)、簡便、設(shè)備較輕便的優(yōu)點(diǎn)，但限于鐵磁材料，檢測(cè)工件前后必須清潔，因?yàn)橥扛矊犹駮?huì)引起假顯示。某些應(yīng)用中，還要求檢測(cè)之后給工件退磁。常用來檢測(cè)工件表面或近表面裂紋、折疊夾層、夾渣及冷隔等。

1.4 滲透檢驗(yàn)

法滲透檢測(cè)法是一種用來檢測(cè)材料表面和近表面開口缺陷的無損檢測(cè)技術(shù)。利用黃綠色的熒光滲透液或紅色的著色滲透液對(duì)狹窄縫隙良好的滲透性，經(jīng)過滲透清洗、顯示處理以后顯示放大了的探傷顯示痕跡，用目視法來觀察，對(duì)缺陷的性質(zhì)和尺寸做出適當(dāng)評(píng)價(jià)。將被檢測(cè)工件涂上具有高度滲透能力的滲透液，由于滲透液的潤濕作用和毛細(xì)現(xiàn)象，滲透液滲入到工件表面缺陷中，將除工件缺陷外的多余滲透液清洗干凈后，再涂一層親和吸附力強(qiáng)的白色顯像劑，將滲入裂縫中的滲透液吸出來，就會(huì)在白色涂層上便顯示出缺陷的形狀和位置鮮明的圖像，從而達(dá)到了無損檢測(cè)缺陷的目的。滲透檢測(cè)法不受材料磁性的限制，比磁粉檢測(cè)法的應(yīng)用范圍更加廣泛。滲透檢測(cè)法應(yīng)用于各種材料及零件的表面缺陷的檢查，除了表面多孔材料外，幾乎一切材料的表面開口缺陷都可以應(yīng)用液滲透法獲得滿意的檢測(cè)結(jié)果。滲透檢測(cè)法具有設(shè)備輕便、簡單，原理簡明易懂，經(jīng)濟(jì)，顯示缺陷直觀，結(jié)果易解釋，除光源需電源外，其它設(shè)備都不需電源等優(yōu)點(diǎn)。

1.5 渦流檢測(cè)法

渦流檢測(cè)法是利用電磁感應(yīng)原理，通過測(cè)定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測(cè)方法。流檢測(cè)是以電磁感應(yīng)理論為基礎(chǔ)的。個(gè)簡單的渦流檢測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)高頻的交變電壓發(fā)生器、一個(gè)檢測(cè)線圈和一個(gè)指示器。頻交變電壓發(fā)生器給檢測(cè)線圈提供激勵(lì)電流，從而形成一個(gè)激勵(lì)磁場(chǎng)，這個(gè)交變磁場(chǎng)在工件中感生出渦流，渦流又產(chǎn)生一個(gè)削弱和抵消激勵(lì)磁場(chǎng)變化的磁場(chǎng)，而渦流磁場(chǎng)中包含了工件有無缺陷的信息。測(cè)線圈用來檢測(cè)工件中渦流磁場(chǎng)的變化，也就是檢測(cè)工件性能的好壞，檢測(cè)到的信息用可用指示器顯示出來。其它無損檢測(cè)方法比較，渦流檢測(cè)具有更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)管、棒和線材等型材有著很高的檢測(cè)效率。有較經(jīng)濟(jì)、簡便，不需耦合，探頭不必接觸試件的優(yōu)點(diǎn)。僅限于導(dǎo)體材料，且穿透淺，因靈敏度隨試件幾何形狀而異，所以有些顯示被掩蓋了，因此要有參考標(biāo)準(zhǔn)。

2、無損檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的發(fā)展

20世紀(jì)70年代以來計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷向無損檢測(cè)領(lǐng)域滲透，使得無損檢測(cè)儀器的性能得到了很大的提高。損檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。材料科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，不斷產(chǎn)生了無損檢測(cè)的新技術(shù)和新方法，主要包括：激光全息、聲振、微波、聲發(fā)射、紅外、電磁超聲等檢測(cè)技術(shù)。光全息和聲振用于檢測(cè)蜂窩結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料、膠結(jié)結(jié)構(gòu)等；微波適用于檢測(cè)增強(qiáng)朔料、陶瓷、樹脂等，也適用于檢測(cè)各種膠接結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)的分層、脫粘、金屬加工工件表面粗糙度、裂紋等。發(fā)射用于焊接工程中對(duì)焊縫質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢控和壓力容器的在役檢測(cè)。外用于點(diǎn)焊焊點(diǎn)質(zhì)量、鑄模、軸承質(zhì)量等檢測(cè)，也可用于火車車輪軸承過熱的測(cè)量。磁超聲無損檢測(cè)將超聲波探傷的應(yīng)用擴(kuò)展到高溫、高速和在線檢測(cè)領(lǐng)域。

3、結(jié)語

無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)被廣泛采用在機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、機(jī)械制造、成品檢驗(yàn)、以及在役檢測(cè)等階段，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，在機(jī)械工業(yè)中受到的重視程度也越來越高。無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展水平，成為一個(gè)國家工業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，也是現(xiàn)代企業(yè)開展全面質(zhì)量管理工作的一個(gè)重要標(biāo)志。

參考文獻(xiàn)

[1]夏紀(jì)真.無損檢測(cè)導(dǎo)論[M].廣州：中山大學(xué)出版社，2010.

[2]邵天麟.無損檢測(cè)技術(shù)在礦山機(jī)械維修中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2006（6）：105-106.

[3]沈功田.中國無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展[J].無損檢測(cè)，2008（30）：787-793.