探析無損檢測技術在機械工業中的應用與發展

劉建華

摘 要： 在機械生產過程中，常出現一些影響產品質量的缺陷，很容易被帶入后續加工（例如鍛造、軋制、擠壓等） 的產品中，成為危及產品使用性能的隱患。將無損檢測技術應用于機械工業，有利于產品質量管理、質量鑒定和在役檢查。本文對機械工業中無損檢測技術的

應用與發展進行了分析。

關鍵詞： 無損檢測技術 機械工業 應用

1、常用無損檢測技術在機械工業中的應用

1.1 射線檢測法

射線檢測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度衰減程度的不同，檢測出工件的缺陷。X射線和γ射線是一種電磁輻射。在射線檢測中應用的射線主要是X射線、γ射線和中子射線。當射線通過物質時，隨著貫穿行程的增加，則射線的衰減越嚴重，即物質越厚，射線衰減的程度越大。射線衰減的程度不僅與透過物質的厚度有關，而且還與射線的性質和物體的性質有關。射線的波長越小，衰減越小，物質密度及原子序數越大，射線衰減也增大。這種關系不是簡單的線性關系，而是指數關系的衰減。射線的檢測方法主要有透視照相法、X射線熒光屏觀察法、電離檢測法和電視觀察法以及正在發展的X射線計算機層析攝影法等。將受到不同吸收程度的射線投射到膠片上，再經顯影后，可得到物體厚度與工件內部缺陷情況的照片。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部情況。利用射線檢測法，可獲得永久記錄，可供日后再次檢查，射線功率可調。但X射線設備的一次投資大，不易攜帶也不安全，要保護將被照射的設備。在機械工業中，常用射線在線檢測氣缸鑄件的質量，特別是用來檢測微小氣孔、疏松、縮孔、針孔、溶劑夾渣、氧化夾渣、夾砂等缺陷，并用于進行精確尺寸測量，也可用于氣缸、鋁活塞等鑄件的檢測；射線還常用于檢測焊件的不連續性（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 超聲檢測法

超聲檢測法是利用物體自身或缺陷的聲學特性對超聲波傳播的影響，來檢測物體的缺陷或某些物理性能。超聲波檢測法利用了介質的聲學特性（如聲速、衰減系數、聲阻抗等）與某些待測的工業非聲學量（如強度、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關系或相關性，并探索這些量之間的關系，以便通過這些聲學量來測定工業非聲學量。當聲源產生的超聲波以一定方式進入到待測物體，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備裝置檢測，對檢測信號進行處理和分析，根據接收的超聲波特征，評估被檢測的物體內部是否存在缺陷及其特征。在超聲檢測中常用的頻率為幾兆赫（通常范圍為0.5～5MHz）。超聲檢測法對平面型缺陷十分敏感，一經檢測便知結果；并且易于攜帶；且多數超聲檢測儀不必外接電源，穿透力強，但作為耦合傳感器，要求被檢表面光滑；但難于探出細小裂縫，要有參考標準，為解釋信號，要求檢驗人員素質高。

1.3 磁粉檢測法

磁粉檢測法是通過磁粉在物體缺陷附近形成的漏磁場中的堆積情況來檢測物體表面或近面處的缺陷的無損檢測方法。當材料或被測工件被磁化后，如果被測工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會在該處形成一個漏磁場，這個漏磁場將吸引、聚集檢測過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示。因此，磁粉檢測首先是對被測工件加外磁場，工件被磁化后，在工件表面均勻噴灑微米級的磁性顆粒，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。磁粉檢驗法具有經濟、簡便、設備較輕便的優點，但限于鐵磁材料，檢測工件前后必須清潔，因為涂覆層太厚會引起假顯示。某些應用中，還要求檢測之后給工件退磁。常用來檢測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

法滲透檢測法是一種用來檢測材料表面和近表面開口缺陷的無損檢測技術。利用黃綠色的熒光滲透液或紅色的著色滲透液對狹窄縫隙良好的滲透性，經過滲透清洗、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，對缺陷的性質和尺寸做出適當評價。將被檢測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現象，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的白色顯像劑，將滲入裂縫中的滲透液吸出來，就會在白色涂層上便顯示出缺陷的形狀和位置鮮明的圖像，從而達到了無損檢測缺陷的目的。滲透檢測法不受材料磁性的限制，比磁粉檢測法的應用范圍更加廣泛。滲透檢測法應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用液滲透法獲得滿意的檢測結果。滲透檢測法具有設備輕便、簡單，原理簡明易懂，經濟，顯示缺陷直觀，結果易解釋，除光源需電源外，其它設備都不需電源等優點。

1.5 渦流檢測法

渦流檢測法是利用電磁感應原理，通過測定被檢工件內感生渦流的變化來無損地評定導電材料及其工件的某些性能，或發現缺陷的無損檢測方法。流檢測是以電磁感應理論為基礎的。個簡單的渦流檢測系統包括一個高頻的交變電壓發生器、一個檢測線圈和一個指示器。頻交變電壓發生器給檢測線圈提供激勵電流，從而形成一個激勵磁場，這個交變磁場在工件中感生出渦流，渦流又產生一個削弱和抵消激勵磁場變化的磁場，而渦流磁場中包含了工件有無缺陷的信息。測線圈用來檢測工件中渦流磁場的變化，也就是檢測工件性能的好壞，檢測到的信息用可用指示器顯示出來。其它無損檢測方法比較，渦流檢測具有更容易實現自動化的優點，特別是對管、棒和線材等型材有著很高的檢測效率。有較經濟、簡便，不需耦合，探頭不必接觸試件的優點。僅限于導體材料，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，因此要有參考標準。

2、無損檢測技術在機械工業中的發展

20世紀70年代以來計算機技術不斷向無損檢測領域滲透，使得無損檢測儀器的性能得到了很大的提高。損檢測技術在機械工業領域中的應用也越來越廣泛。材料科學、電子技術、計算機技術等基礎學科的發展，不斷產生了無損檢測的新技術和新方法，主要包括：激光全息、聲振、微波、聲發射、紅外、電磁超聲等檢測技術。光全息和聲振用于檢測蜂窩結構、復合材料、膠結結構等；微波適用于檢測增強朔料、陶瓷、樹脂等，也適用于檢測各種膠接結構和蜂窩結構的分層、脫粘、金屬加工工件表面粗糙度、裂紋等。發射用于焊接工程中對焊縫質量的實時檢控和壓力容器的在役檢測。外用于點焊焊點質量、鑄模、軸承質量等檢測，也可用于火車車輪軸承過熱的測量。磁超聲無損檢測將超聲波探傷的應用擴展到高溫、高速和在線檢測領域。

3、結語

無損檢測技術已經被廣泛采用在機械工業的產品設計、機械加工、機械制造、成品檢驗、以及在役檢測等階段，在各個領域發揮了重要的作用，在機械工業中受到的重視程度也越來越高。無損檢測技術的發展水平，成為一個國家工業水平高低的重要標志，也是現代企業開展全面質量管理工作的一個重要標志。

參考文獻

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