淺談農業機械質量檢測技術發展趨勢

王俊杰

（貴州省機械電子產品質量檢驗檢測院，貴州 貴陽 550014）

高質量的農機對發展現代農業、提高農業勞動生產率具有重要意義。農業機械制造流程復雜，涉及原材料采購、零部件加工、裝配、檢測等多個環節[1]。在復雜的制造過程中對農機零部件和成品的質量進行有效檢測，是確保農機產品質量的關鍵。傳統的人工檢測效率低下，存在漏檢率高、可重復性差等缺點，智能化、數字化、網絡化的新一代質量檢測技術，可以提高檢測效率和質量。因此，筆者擬通過概述農業機械制造過程中的質量檢測關鍵技術、分析存在的問題、提出改進建議，為農業機械制造企業提質增效提供參考。

1 農業機械制造流程

農業機械制造是一個復雜的過程，從原材料采購到成品裝配，整個制造流程可以分為原材料檢測、沖壓加工、鍛造加工、鑄造加工、切削加工、焊接裝配、噴涂保護層、組裝調試、性能測試等多個環節。首先，對采購的原材料進行入廠檢測，主要采用化學成分分析、機械性能測試等手段，對材料質量進行全面評定[2]。合格原材料進入后續加工流程，不合格材料退貨換貨。其次，按照不同零部件的工藝要求，進行沖壓、鍛造、鑄造等基礎加工，獲得所需的半成品。半成品繼續進行切削加工，如車削、銑削、磨光等，精加工成各類零部件，確保機械精度和表面質量滿足設計需求。獲得加工好的零部件后，進行焊接和裝配。焊接方式包括手工電弧焊、氬弧焊、激光焊接等。裝配需要精密定位，控制各零件間隙在設計公差范圍內。對裝配好的產品進行噴涂，在表面噴涂防銹、防腐蝕的保護層。噴涂后，進行組裝調試，安裝相應的電氣系統、液壓系統、傳動系統等，調試運轉。最后，進行出廠前性能測試，模擬使用環境，檢驗產品各項性能指標是否達標。因此，農業機械制造是一個精密復雜的過程，質量檢測需貫穿始終，對原材料、半成品、成品的質量進行全面監控，以保證農機產品的高質量和高可靠性[3]。

2 質量檢測技術發展現狀與挑戰

當前，農機制造企業在質量檢測方面還存在一些問題與挑戰。首先，檢測手段相對落后，自動化檢測設備不足[4]。根據調研，大多數企業仍以人工目視檢測為主，自動化設備投入不足，存在檢測效率低、精度難控制的問題。以鑄件檢測為例，國外企業普遍使用數字圖像處理技術自動檢測鑄件缺陷，缺陷漏檢率可控制在5%左右；而我國企業主要依靠目測，鑄件缺陷漏檢率高達15%，自動化設備不足限制了企業實現智能制造。其次，檢測項目有限，難以實現全過程質量控制。僅部分企業對主要零部件和最終產品進行檢測，對半成品及一些非關鍵零部件檢測不足，使得質量問題無法被及時發現和處理。與發達國家相比，我國農機企業質量體系建設還較薄弱。另外，檢測標準與規范不完善也是一大問題[5]。現行國家標準和行業標準對農業機械質量控制要求較為寬泛，各企業自行制定的檢測規范又存在差異，導致質量水平參差不齊。缺乏統一、嚴格的標準是制約產品質量提升的因素。最后，先進技術手段應用不足。技術創新速度加快，新技術在質量檢測領域應用廣泛，如在線檢測、機器視覺、先進非破壞檢測等，但僅少數企業采用了這些新技術，我國農機制造企業在這方面的投入與應用還相對不足。

3 常用的農業機械質量檢測技術

3.1 X射線檢測技術

X射線檢測是農業機械制造過程中一種重要的無損檢測技術，可用于零部件和成品的內部質量檢測，主要檢測目標是內部裂紋、空洞等缺陷[6]。X 射線檢測利用X 射線穿透力強的特點，通過對探測器接收的X 射線強度進行測量和記錄，可以獲取各個點的吸收情況，然后使用不同的重建算法，在影像接收器上形成檢件的透視圖，顯示內部結構及缺陷情況。X 射線檢測系統主要由X 射線機、圖像采集系統、圖像處理系統三部分組成。X 射線機發射適當頻率、強度的X射線束；圖像采集系統將穿過檢件的X 射線采集并轉換為電信號；圖像處理系統對信號進行處理，生成檢件內部結構和缺陷的可視化圖像。目前常用的X 射線機型包括工業CT、DR、CR 等，根據不同應用場景選擇合適型號。X 射線檢測廣泛應用于發動機缸體、變速箱殼體等高強度關鍵零部件的質量檢測，可顯示零件內部微小裂紋、空洞、松散夾心等各類缺陷的位置、大小和形態特征。相比其他方法，X 射線檢測可完整呈現內部質量狀況，結果精確可靠。隨著計算機視覺和深度學習技術進步，自動識別和分析缺陷的能力也日益增強。總體來說，X 射線檢測是農業機械制造中一種高效可靠的質量控制手段，推廣應用X 射線檢測，可以大幅提高關鍵部件的制造質量，減少返修和報廢，降低生產成本，提升產品性能與可靠性。但也需要注意防護措施，確保操作人員的放射安全。

3.2 磁粉探傷技術

磁粉探傷是利用磁場與磁粉的相互作用來檢測金屬材料表面和近表面缺陷的一種無損檢測技術[7]。其原理是當受檢材料磁化后，由于存在缺陷，磁力線聚攏處磁密度增大，在表面形成磁力漏泄區。噴灑或蒸汽化磁粉后，磁粉顆粒會聚集在磁力漏泄區，從而顯示出缺陷的位置、大小、形狀等信息。磁粉探傷系統主要包括磁化裝置、照明裝置等。磁化方式有直接接觸磁化、電流回路磁化等。常用的磁粉材料有氧化鐵紅粉和螯合鐵黑粉兩種。磁粉探傷系統在使用中，通過使用照明裝置可以提高整個系統的識別效果。磁粉探傷技術應用于發動機曲軸、變速器齒輪等表面硬化零件的質量檢測中時，能高效、快速地檢測出表面微小裂紋、熱處理缺陷等，是農機零部件生產中一種經濟實用的質量控制手段。相較于目測和PEN 檢測，磁粉探傷對缺陷的檢出率更高。但也存在操作熱點控制難、自動化程度較低等短板。總體來說，磁粉探傷技術可靠、高效、經濟，推廣應用可提高農機關鍵零件的表面質量，降低缺陷率，減少不合格產品流向后道工序的風險。結合自動掃描分析技術，磁粉探傷技術可進一步提升檢測效率，實現農機制造過程中的智能質量控制。

3.3 超聲波檢測技術

超聲波檢測是利用聲波在材料中的傳播特性來實現無損檢測的一種技術。它基于聲波在缺陷處會產生反射、衍射、散射等效應的原理，通過發送、接收探頭發出的高頻振動（通常在0.5 MHz～15 MHz），然后分析接收信號，可以檢測出材料內部的缺陷信息。超聲波無損檢測系統由脈沖發生器、發送變換器、接收變換器、信號放大處理器幾部分組成[8]。常用的超聲波模式有直束法、角束法、相控陣檢測等。目前，超聲相控陣技術應用廣泛，128 陣元探頭可達到每秒3 000 次的掃描速度，大幅提高了檢測效率。超聲波檢測技術在農機關鍵部件的質量檢測中應用廣泛，可用于檢測鑄件縮松缺陷、焊接接頭未焊透等問題，檢測合格率可達90%以上。相較于射線檢測，超聲波操作更簡便安全；相較于磁粉探傷，可檢測部件整體內部質量。但超聲波也存在穿透力相對較弱、對小于3 mm 的微小缺陷檢出率較低等缺點。總體而言，超聲波檢測可靠、高效、低成本，是農機制造過程中不可或缺的質量控制技術之一[9-10]。隨著數字化檢測與智能分析技術的發展，超聲波檢測自動化程度不斷提高，未來可實現農機關鍵部件的全自動化在線質量檢測，大幅提升檢測效率，降低制造成本。

4 農業機械質量檢測技術發展趨勢

4.1 智能化檢測技術的應用

隨著工業互聯網和人工智能技術的發展，智能化檢測技術在農機制造過程質量控制中的應用越來越廣泛[10]。主要智能化檢測技術如表1 所示。具體來說，自動化檢測設備可實現快速高效的無人化檢測、提升檢測效率、減少誤差。數字孿生通過仿真建立虛擬樣機，模擬產品全生命周期，可提前發現絕大部分質量問題。在線質量監測通過傳感器網絡實時監控關鍵工序，質量異常可被及時發現和處理。智能分析軟件利用AI 算法自動檢測和診斷，提高檢測的準確性。預計到2025 年，智能化質量檢測技術將廣泛應用于農機制造全過程，實現原材料、零部件、裝配、出廠的全流程智能管控。

4.2 數據分析技術的應用

隨著檢測設備數字化和信息化建設，農機制造企業已積累了大量的質量檢測數據。如何有效利用這些數據提升質量管控水平，數據分析技術的應用顯得尤為重要。當前，部分企業已建立統一的質量信息平臺，實現了全過程檢測數據的收集、傳輸和存儲。基于海量檢測數據，可以應用統計分析、相關性分析、機器學習等方法進行多維度分析，發現關鍵質量影響因素及其內在關系，輔助決策。例如關聯分析原材料硬度與零件失效率之間的關系，供應商評價也可基于質量數據進行。通過數據驅動的方式發現問題、定位原因，可使問題整改更加精準，更有針對性，整改效率提升30%以上。預計未來農機企業將大力推進檢測數據的整合應用。例如通過建立完善的質量信息平臺，實施全面的數據收集與監測；利用AI 等技術實現智能分析，甚至可支持預測性質量管理；進一步強化以數據驅動的閉環質量管理。充分利用質量數據提升決策能力，將助力農機企業實現智能制造，確保產品質量穩定優良。

4.3 傳感器技術的應用

傳感器技術在農機制造過程質量檢測中具有廣闊的應用前景。傳感器可實時監測溫度、壓力、圖像等多維信息，為實現關鍵工序的在線質量監測打好基礎。常見的在線監測傳感器類型包括溫度傳感器、壓力變送器、圖像傳感器等，可分別監測沖壓、焊接、噴涂等工序參數。以沖壓為例，通過在模具兩側布置PT100 傳感器、在機械臂上設置壓力變送器，可實時反饋模具溫度和壓力信息，一旦超出設定閾值（±10 °C、±5%），可快速響應調整，實時優化產品質量。CCD 圖像傳感器可識別零件表面或內部0.1 mm以上的缺陷，進行及時檢測與反饋修正。在線質量監測系統還可通過云平臺應用大數據和AI 分析，預測質量風險并提出對應措施。到2025 年，隨著5G 等技術的廣泛應用，傳感器網絡將實現農機制造全流程的實時質量管理。

5 結語

綜上所述，質量檢測技術在農業機械制造中起著極為關鍵的作用。實現質量檢測水平整體提升，需要大力推進智能化檢測技術、質量大數據的應用，建立統一嚴格的質量標準，并加快培養配套檢測人才。展望未來，隨著工業互聯網、傳感器網絡、人工智能等技術進步，農機制造質量檢測將向全自動化、信息化、智能化方向發展。實現數字設計、虛擬仿真、智能制造、以質量引領生產的一體化質量管理，是農機制造業提質增效、向智能智造轉型的重要途徑。