探討機械零件無損檢測的常見方法

摘 要：機械設備零件是現代工業必不可少的基礎條件，隨著工業化進程的不斷推進，各行各業對機械設備零件的需求也越來越大，而機械零件的質量直接影響著機械設備的使用壽命，一旦機械零件存在缺陷將會導致設備存在故障隱患，甚至會危及機械設備操作人員的生命安全。因此必須加強對機械零件的檢測，尤其是無損檢測方法的研究。文章針對幾種常見的無損檢測方法進行探討及比較，以期對無損檢測研究人員提供一定參考。

關鍵詞：機械零件；無損檢測；常見方法

引言

機械零件的缺陷主要表現為表面缺陷和內部缺陷兩大類，對于表面缺陷，其常?？梢酝ㄟ^肉眼直接在零件表面觀察到，或是通過一般檢測設備很容易就發現和檢測到。而零件的內部缺陷往往難以通過肉眼和外部檢測設備發現，內部缺陷常見的產生原因是零件在進行鍛造或鑄造時而產生的，內部有氣孔、疏松、裂紋等，且有較大的體積和軸向延伸程度。對于內部缺陷的檢測，傳統方法是進行破壞性檢測，即對零件進行剖切，再由酸浸，這樣才能看清內部的缺陷。采用傳統破壞性檢測不僅費時費力，而且對同一缺陷，由于檢測人員檢測水平存在差異性，也會有不同的評判級別。同時一旦發現所抽檢的零件沒有缺陷，對于生產廠家也會造成一定的損失。所以必須探討采用無損檢測的方法，實現機械零件缺陷的檢測。

1 無損檢測及其主要分類

所謂無損檢測，即能夠在保證零件不受任何破壞情況下實現其內部或表面物理機械性能及各種缺陷的檢測[1]，隨著各行各業的發展，無損檢測不僅僅作為一種機械測量手段，在許多其他領域也有著廣泛的應用。常見的無損檢測方法主要為滲透檢測、磁粉檢測、射線檢測、電磁渦流檢測及超聲檢測。

1.1 滲透檢測

滲透檢測主要用于測量零件表面開口缺陷的方法，其主要操作是在零件的表面涂抹滲透劑，待滲透劑滲入缺陷后將零件表面進行清理，再使用顯像劑，使得零件表面形成一種顯像膜，而滲透劑就會通過毛細作用，吸出至零件表面，從而顯示出零件表面缺陷[2]。由于經滲透劑處理后的缺陷圖形要比實際的缺陷尺寸要放大許多，因此很容易就觀察到表面缺陷，十分便利。

1.2 磁粉檢測

磁粉檢測又叫做磁粉探傷，利用磁現象實現零件缺陷檢測的手段，磁粉檢測主要原理是利用零件缺陷出的漏磁場與磁粉之間的相互作用。因為在鐵磁零件被磁化以后，會使得表面或靠近表面的缺陷出的磁力線產生變化，在磁力線溢出零件表面后能夠形成磁極，并產生能夠被檢測的磁場。這時對零件表面噴灑磁粉或者澆上磁懸液，磁粉粒子就會在缺陷處吸附，反映出缺陷處的位置及其形狀大小。

1.3 射線檢測

射線檢測的原理是當射線通過零件時，與零件中的原子產生碰撞，并產生相應的能量，這些能量會散射、吸收并衰減，產生各種各樣的物理現象，或者經過某種物理現象為輻射出射線，這種射線同樣具有一定能量和一定特征。然后檢測人員只要依據射線的強度分布，便可分析出缺陷的位置及大小。

1.4 電磁渦流檢測

電磁渦流檢測的原理是利用電磁感應原理實現材料表面和接近表面缺陷的手段，常常用于一些熱處理材料和其他冶金材料的檢測。

1.5 超聲檢測

超聲檢測的原理是利用高頻聲波傳遞至零件內部并反射回來，實現零件缺陷位置和大小的檢測，超聲檢測是目前國內外企業常用的無損檢測手段。超聲波作為一種波動的能量，具有所有波形相同的特點，具有振幅、頻率及相位。而超聲檢測時常用的頻率范圍是0.4～5MHz[3]。

2 常見無損檢測方法對比

滲透檢測一般只能夠檢測零件表面的開口缺陷，對于內部缺陷的檢測無法實現，它所表現的優點便是操作簡單，使用成本低廉，能夠應用于各種有色金屬、黑色金屬或是非金屬等許多材料，而且對于形狀復雜的零件（多孔材料零件不適用）也能夠實現檢測。

磁粉檢測主要優點是操作設備容易，能夠直接快速地觀察到零件缺陷，且檢測的靈敏度較高，但它也有一定的局限性，無法檢測除鐵磁材料零件以外的其他零件，而且只能用于檢測零件表面缺陷，無法對零件內部缺陷進行檢測，因為內部缺陷盡管會產生磁力線變形，但無法溢出零件表面，導致漏磁場無法形成，于是內部缺陷便檢測不出來。因此，磁粉檢測通常只用于鐵磁材料零件的表面和接近表面缺陷的檢測。

射線檢測能夠對零件的內部缺陷進行檢測，一般其檢測靈敏度取決于缺陷的形狀，對于三維體積型的缺陷其檢測靈敏度高，對于二維平面型的缺陷靈敏度較低，并且對于裂紋缺陷，只有射線的射入方向與其平面相一致時才可能檢測出裂紋缺陷。

電磁渦流檢測方法通常只適用于導體材料零件，與磁粉檢測相同，只能檢測表面或接近表面的缺陷。

超聲檢測是目前使用最為廣泛的無損檢測方法，它既能夠實現零件表面缺陷檢測，也能夠檢測零件內部缺陷，特別是對裂紋、疊層和分層等平面缺陷的檢測，能夠具有很強的識別檢測能力。

3 超聲檢測與計算機相結合

現在常用的無損檢測手段便是超聲檢測，隨著計算機技術的不斷發展，超聲檢測的發展也得到了長足的進步。將超聲檢測與計算機技術相結合，便能夠實現數字化圖像化的檢測，這種手段被稱為超聲成像技術[4]。超聲成像技術實現了傳統超聲檢測的升級，其主要原理是利用超聲筆在零件中傳輸時，遇到缺陷等不連續結構便會產生干涉或聚焦現象，進而形成由聲波形成的聲像。聲像再經過光學、電子學等手段轉換為人眼可識別的電子圖像。通過超聲波檢測出的零件圖像，能夠直接反應出零件的內部結構，具有較高的可靠性和穩定性，對無損檢測的發展做出了重要貢獻。

4 結束語

無損檢測的方法還有很多，作者只是介紹了幾種常見的方法，在實際檢測過程中，檢測人員應根據所檢測零件的實際情況，合理規劃檢測方案，制定并采用適當的檢測手段，控制檢測成本。同時，相關研究人員要汲取最新的發展技術，對無損檢測方法不斷研究，以期找出更加便捷有效的無損檢測手段，推進無損檢測的發展。

參考文獻

[1]張元良，張洪潮，趙嘉旭，等.高端機械裝備再制造無損檢測綜述[J].機械工程學報，2013，49（7）：80-90.

[2]張鳳敏.淺談機械零件缺陷的無損檢測方法發展趨勢[J].科技與企業，2016（3）：206-206，209.

[3]岳文輝，肖興明，唐果寧，等.圖像識別技術及其在機械零件無損檢測中的應用[J].中國安全科學學報，2007，17（3）：156-161.

[4]胡自力，沈星，熊克，等.智能材料結構中的幾種無損檢測新技術[J].振動工程學報，2002，15（4）：373-378.

作者簡介：張歡，男，助理工程師，工作單位：南京市計量監督監測院。