機械零件無損檢測方法探析

白樹彬 楊世超

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。

關鍵詞：機械零件；無損檢測；常見方法

引言

機械零件無損檢測是保證機械零件質量的重要方法，也是機械零件檢測中十分重要的一項內容，具有十分重要的作用及意義。在當前機械零件無損檢測工作中，為能夠使無損檢測科學性及合理性得到更好保證，作為機械零件檢測工作人員，應當掌握機械零件檢測相關常見方法，在此基礎上才能夠更好應用這些方法實行無損檢測，從而提升檢測質量及檢測水平，促進其更好發展。

1.機械零件無損檢測中常用方法對比分析

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，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。

在機械零件檢測過程中，對于不同情況可選擇不同檢測方法實行檢測，并且不同檢測方法也表現出不同優點，因而應當對這些常見檢測方法實行分析，以便能夠為選擇合理方法進行檢測提供較好理論依據。

在機械零件檢測中，對于滲透檢測而言，通常情況下只能對零件表面開口缺陷進行檢測，無法對零件內部缺陷進行較好檢測，該方法優點就是操作比較簡單，應用成本比較低，可在有色金屬、黑色金屬以及非金屬材料零件的檢驗中進行應用，并且對于形狀比較復雜的一些零件也能夠進行較好應用。對于磁粉檢測而言，其優點主要就是操作設備比較容易，對于零件缺陷可直接快速進行觀察，并且在檢測中具有較高靈敏度，然而這種檢測方法也存在一定局限性，只能對鐵磁材料零件進行檢測，并且也只能對零件表面缺陷進行檢測，無法檢測零件內部缺陷，這主要是因為零件內部缺陷雖然能夠使磁力線發生變化，然而無法溢出零件表面，從而造成無法形成漏磁場，因而無法對內部缺陷進行較好檢測。在射線檢測中，其主要就是檢測零件內部缺陷，通常該方法檢測靈敏度由缺陷形狀決定，在三維體積型缺陷檢測中，其具有較高靈敏度，而在二維平面型缺陷檢測中其靈敏度相對較低，且在裂紋缺陷檢測中，在保證射線射入方向與平面一致情況下才能夠對裂紋缺陷進行較好檢測。電渦流檢測方法一般在導體材料零件檢測中比較適用，這種方法也只能對表面缺陷或者與零件表面接近缺陷進行檢測。在當前機械零件檢測中，超聲檢測屬于使用最廣泛檢測方法，其不但能夠對零件表面缺陷進行檢測，并且可對零件內部缺陷進行檢測，尤其是對裂紋、分層及疊層等平面缺陷進行檢測，在實際檢測過程中具有較強識別檢測能力，因而可對零件缺陷進行較好檢測，將零件缺陷較好確定。

2.機械零件無損檢測發展趨勢

2.1超聲檢測向著數字化、圖像化和智能化的方向發展

機械零件的無損檢測方法很多，考慮到檢測可靠性、檢測精度、可操作性、便攜性、檢測成本等諸多因素，當前國內外應用最為廣泛的無損檢測方法就是超聲波檢測法，在可預見的未來幾年里，超聲波檢測也將是無損檢測方法中的主流技術之一。目前國內外在檢測機械零件缺陷時，最常用的超聲探傷設備是A型超聲波探傷儀，其在工作時將探測的數據以A型超聲顯示出來，具有檢測成本低、操作簡便等優點，可對零件缺陷進行定性和定量分析，但同時其缺點也是顯而易見的，例如數據不能儲存記錄、結果不直觀、受操作人員水平影響大等，因此限制了A型超聲波探傷儀的應用前景。

隨著工業技術的飛速發展，機械設備的工作負荷越來越大，對機械零件的質量要求也越來越高，因此無損檢測技術必須與時俱進。由于不同的質量缺陷會對機械零件產生不同程度的危害，為準確了解缺陷的信息就必須提高檢測的可靠性，除了要能進行準確的定性分析外，還要能定量計算，即不但能確定有無缺陷、缺陷存在的方位，還要能根據檢測數據得出缺陷的形狀、大小、取向、性質等。另外，檢測的自動化和智能化程度也需要不斷加強。工業CT技術可完全實現以上目標，然而其設備昂貴、結構復雜、檢測成本極高，因此目前只在特殊的高精尖技術領域應用，在其他領域雖然前景廣闊，但如何降低成本也是必須要考慮的問題。

計算機技術的發展給超聲波無損檢測技術升級帶來了希望，將計算機技術與超聲波技術結合起來，對超聲波數據進行數字化采集，將探測過程的波形記錄下來，通過將數字信號處理后通過圖像的方式顯示出來，這就是超聲成像技術。超聲成像技術是傳統超聲波無損檢測技術的完美升級，其原理在于超聲波在均勻物體中傳輸是穩定的，但遇到缺陷等不連續結構就會使聲波發生干涉或聚焦現象，從而形成圖像，這種圖像是由聲波直接形成的，稱之為“聲像”，由于人獲取圖像信息是利用光學成像原理，故“聲像”還須采用光學、電子學等方法轉化成為肉眼可見的圖像，通過形成的超聲圖像可以很直觀地反映出零件的微觀結構，具有可靠性高、智能化水平高等技術優勢，是無損檢測技術發展的趨勢之一。

除此以外，激光超聲檢測技術和非線性超聲檢測技術在國內外也開始了研究，與傳統的超聲波檢測技術相比無論是可靠性還是自動化程度都有了較大提升，其技術日漸成熟，相信在不遠的將來也會得到快速的發展。

2.2金屬磁記憶檢測技術的發展

金屬磁記憶檢測技術是利用金屬的磁記憶效應來檢測機械零件缺陷的無損檢測方法，其對鐵磁性材料的零件缺陷檢測具有得天獨厚的技術優勢。一般來說，金屬零件在工作狀態時由于施加了荷載而存在一個應力的集中部位，這一區域就會發生具有磁致伸縮性質的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，這種此狀態的不可逆變化在工作荷載消除后不會消除，而是被“記憶”了下來，當應力狀態發生改變時材料表面的漏磁場信號就會發生變化，通過對這些磁場信號進行采集和分析來判斷金屬零件是否存在宏觀缺陷、內部缺陷或微觀缺陷，并且通過材料表面漏磁場信號還可提前對缺陷做出預判，是一種較為先進的新型無損檢測方法。

目前國內外普遍認為金屬磁記憶檢測技術對于鐵磁性材料的缺陷來說是一種理想的無損檢測技術，但當前的研究還主要集中在儀器設備和技術推廣上，而對于將測得的信號進行量化還缺少技術支撐，且尚未形成標準，在實際應用過程中，往往需要與其他無損檢測技術相配合使用，尚不能獨立對缺陷進行定量的分析。金屬磁記憶檢測技術的應用前景十分廣闊，相信隨著科學技術的進步，金屬磁記憶檢測技術也會不斷成熟，其在零件無損檢測方面必將獲得廣泛的應用。

結語

在當前機械零件檢測過程中，無損檢測已經成為十分常見的一種檢測方式，并且在零件檢測中具有十分重要的作用及意義，因而合理進行無損檢測也就具有重要作用就意義。作為機械零件檢測工作人員，應當充分了解并掌握無損檢驗中常見方法，對各個方法優點清楚認識，在此基礎上才能夠對各種方法進行合理應用，從而使零件無損檢測工作得以更好開展，使其得到更好效果。

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.

（作者單位：博思特能源裝備（天津）股份有限公司）