機(jī)械零件無損檢測(cè)方法探析

劉斌

摘要：機(jī)械設(shè)備零件是現(xiàn)代工業(yè)必不可少的基礎(chǔ)條件，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各行各業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備零件的需求也越來越大，而機(jī)械零件的質(zhì)量直接影響著機(jī)械設(shè)備的使用壽命，一旦機(jī)械零件存在缺陷將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備存在故障隱患，甚至?xí)＜皺C(jī)械設(shè)備操作人員的生命安全。因此必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零件的檢測(cè)，尤其是無損檢測(cè)方法的研究。文章針對(duì)幾種常見的無損檢測(cè)方法進(jìn)行探討及比較，以期對(duì)無損檢測(cè)研究人員提供一定參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件;無損檢測(cè);常見方法

機(jī)械零件的缺陷主要表現(xiàn)為表面缺陷和內(nèi)部缺陷兩大類，對(duì)于表面缺陷，其常常可以通過肉眼直接在零件表面觀察到，或是通過一般檢測(cè)設(shè)備很容易就發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)到。而零件的內(nèi)部缺陷往往難以通過肉眼和外部檢測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部缺陷常見的產(chǎn)生原因是零件在進(jìn)行鍛造或鑄造時(shí)而產(chǎn)生的，內(nèi)部有氣孔、疏松、裂紋等，且有較大的體積和軸向延伸程度。對(duì)于內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，傳統(tǒng)方法是進(jìn)行破壞性檢測(cè)，即對(duì)零件進(jìn)行剖切，再由酸浸，這樣才能看清內(nèi)部的缺陷。采用傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)同一缺陷，由于檢測(cè)人員檢測(cè)水平存在差異性，也會(huì)有不同的評(píng)判級(jí)別。同時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)所抽檢的零件沒有缺陷，對(duì)于生產(chǎn)廠家也會(huì)造成一定的損失。所以必須探討采用無損檢測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件缺陷的檢測(cè)。

1 無損檢測(cè)及其主要分類

所謂無損檢測(cè)，即能夠在保證零件不受任何破壞情況下實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部或表面物理機(jī)械性能及各種缺陷的檢測(cè)，隨著各行各業(yè)的發(fā)展，無損檢測(cè)不僅僅作為一種機(jī)械測(cè)量手段，在許多其他領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。常見的無損檢測(cè)方法主要為滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、射線檢測(cè)、電磁渦流檢測(cè)及超聲檢測(cè)。

1.1 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)主要用于測(cè)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(jìn)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(huì)通過毛細(xì)作用，吸出至零件表面，從而顯示出零件表面缺陷。由于經(jīng)滲透劑處理后的缺陷圖形要比實(shí)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(cè)

磁粉檢測(cè)又叫做磁粉探傷，利用磁現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)零件缺陷檢測(cè)的手段，磁粉檢測(cè)主要原理是利用零件缺陷出的漏磁場(chǎng)與磁粉之間的相互作用。因?yàn)樵阼F磁零件被磁化以后，會(huì)使得表面或靠近表面的缺陷出的磁力線產(chǎn)生變化，在磁力線溢出零件表面后能夠形成磁極，并產(chǎn)生能夠被檢測(cè)的磁場(chǎng)。這時(shí)對(duì)零件表面噴灑磁粉或者澆上磁懸液，磁粉粒子就會(huì)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(cè)

射線檢測(cè)的原理是當(dāng)射線通過零件時(shí)，與零件中的原子產(chǎn)生碰撞，并產(chǎn)生相應(yīng)的能量，這些能量會(huì)散射、吸收并衰減，產(chǎn)生各種各樣的物理現(xiàn)象，或者經(jīng)過某種物理現(xiàn)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(cè)人員只要依據(jù)射線的強(qiáng)度分布，便可分析出缺陷的位置及大小。

1.4 電磁渦流檢測(cè)

電磁渦流檢測(cè)的原理是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)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(cè)。

1.5 超聲檢測(cè)

超聲檢測(cè)的原理是利用高頻聲波傳遞至零件內(nèi)部并反射回來，實(shí)現(xiàn)零件缺陷位置和大小的檢測(cè)，超聲檢測(cè)是目前國(guó)內(nèi)外企業(yè)常用的無損檢測(cè)手段。超聲波作為一種波動(dòng)的能量，具有所有波形相同的特點(diǎn)，具有振幅、頻率及相位。而超聲檢測(cè)時(shí)常用的頻率范圍是0.4～5MHz。

2 常見無損檢測(cè)方法對(duì)比

滲透檢測(cè)一般只能夠檢測(cè)零件表面的開口缺陷，對(duì)于內(nèi)部缺陷的檢測(cè)無法實(shí)現(xiàn)，它所表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)便是操作簡(jiǎn)單，使用成本低廉，能夠應(yīng)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(duì)于形狀復(fù)雜的零件（多孔材料零件不適用）也能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)。

磁粉檢測(cè)主要優(yōu)點(diǎn)是操作設(shè)備容易，能夠直接快速地觀察到零件缺陷，且檢測(cè)的靈敏度較高，但它也有一定的局限性，無法檢測(cè)除鐵磁材料零件以外的其他零件，而且只能用于檢測(cè)零件表面缺陷，無法對(duì)零件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)閮?nèi)部缺陷盡管會(huì)產(chǎn)生磁力線變形，但無法溢出零件表面，導(dǎo)致漏磁場(chǎng)無法形成，于是內(nèi)部缺陷便檢測(cè)不出來。因此，磁粉檢測(cè)通常只用于鐵磁材料零件的表面和接近表面缺陷的檢測(cè)。

射線檢測(cè)能夠?qū)α慵膬?nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，一般其檢測(cè)靈敏度取決于缺陷的形狀，對(duì)于三維體積型的缺陷其檢測(cè)靈敏度高，對(duì)于二維平面型的缺陷靈敏度較低，并且對(duì)于裂紋缺陷，只有射線的射入方向與其平面相一致時(shí)才可能檢測(cè)出裂紋缺陷。

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

超聲檢測(cè)是目前使用最為廣泛的無損檢測(cè)方法，它既能夠?qū)崿F(xiàn)零件表面缺陷檢測(cè)，也能夠檢測(cè)零件內(nèi)部缺陷，特別是對(duì)裂紋、疊層和分層等平面缺陷的檢測(cè)，能夠具有很強(qiáng)的識(shí)別檢測(cè)能力。

3 超聲檢測(cè)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合

現(xiàn)在常用的無損檢測(cè)手段便是超聲檢測(cè)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲檢測(cè)的發(fā)展也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。將超聲檢測(cè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，便能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化圖像化的檢測(cè)，這種手段被稱為超聲成像技術(shù)。超聲成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)超聲檢測(cè)的升級(jí)，其主要原理是利用超聲筆在零件中傳輸時(shí)，遇到缺陷等不連續(xù)結(jié)構(gòu)便會(huì)產(chǎn)生干涉或聚焦現(xiàn)象，進(jìn)而形成由聲波形成的聲像。聲像再經(jīng)過光學(xué)、電子學(xué)等手段轉(zhuǎn)換為人眼可識(shí)別的電子圖像。通過超聲波檢測(cè)出的零件圖像，能夠直接反應(yīng)出零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)無損檢測(cè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語

無損檢測(cè)的方法還有很多，作者只是介紹了幾種常見的方法，在實(shí)際檢測(cè)過程中，檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)所檢測(cè)零件的實(shí)際情況，合理規(guī)劃?rùn)z測(cè)方案，制定并采用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段，控制檢測(cè)成本。同時(shí)，相關(guān)研究人員要汲取最新的發(fā)展技術(shù)，對(duì)無損檢測(cè)方法不斷研究，以期找出更加便捷有效的無損檢測(cè)手段，推進(jìn)無損檢測(cè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張?jiān)?，張洪潮，趙嘉旭，等.高端機(jī)械裝備再制造無損檢測(cè)綜述[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（7）：80-90.

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

[3]岳文輝，肖興明，唐果寧，等.圖像識(shí)別技術(shù)及其在機(jī)械零件無損檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，17（3）：156-161.

[4]胡自力，沈星，熊克，等.智能材料結(jié)構(gòu)中的幾種無損檢測(cè)新技術(shù)[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2002，15（4）：373-378

（作者單位：海洋石油工程股份有限公司）