機(jī)械零件無損檢測方法探析

白樹彬 楊世超

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)對機(jī)械零件的檢測，尤其是無損檢測方法的研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件；無損檢測；常見方法

引言

機(jī)械零件無損檢測是保證機(jī)械零件質(zhì)量的重要方法，也是機(jī)械零件檢測中十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容，具有十分重要的作用及意義。在當(dāng)前機(jī)械零件無損檢測工作中，為能夠使無損檢測科學(xué)性及合理性得到更好保證，作為機(jī)械零件檢測工作人員，應(yīng)當(dāng)掌握機(jī)械零件檢測相關(guān)常見方法，在此基礎(chǔ)上才能夠更好應(yīng)用這些方法實(shí)行無損檢測，從而提升檢測質(zhì)量及檢測水平，促進(jìn)其更好發(fā)展。

1.機(jī)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(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，隨著各行各業(yè)的發(fā)展，無損檢測不僅僅作為一種機(jī)械測量手段，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(jī)械零件檢測過程中，對于不同情況可選擇不同檢測方法實(shí)行檢測，并且不同檢測方法也表現(xiàn)出不同優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)當(dāng)對這些常見檢測方法實(shí)行分析，以便能夠?yàn)檫x擇合理方法進(jìn)行檢測提供較好理論依據(jù)。

在機(jī)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(jìn)行檢測，無法對零件內(nèi)部缺陷進(jìn)行較好檢測，該方法優(yōu)點(diǎn)就是操作比較簡單，應(yīng)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(yàn)中進(jìn)行應(yīng)用，并且對于形狀比較復(fù)雜的一些零件也能夠進(jìn)行較好應(yīng)用。對于磁粉檢測而言，其優(yōu)點(diǎn)主要就是操作設(shè)備比較容易，對于零件缺陷可直接快速進(jìn)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(jìn)行檢測，并且也只能對零件表面缺陷進(jìn)行檢測，無法檢測零件內(nèi)部缺陷，這主要是因?yàn)榱慵?nèi)部缺陷雖然能夠使磁力線發(fā)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(nèi)部缺陷進(jìn)行較好檢測。在射線檢測中，其主要就是檢測零件內(nèi)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?qū)α鸭y缺陷進(jìn)行較好檢測。電渦流檢測方法一般在導(dǎo)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(jìn)行檢測。在當(dāng)前機(jī)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?qū)α慵砻嫒毕葸M(jìn)行檢測，并且可對零件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，尤其是對裂紋、分層及疊層等平面缺陷進(jìn)行檢測，在實(shí)際檢測過程中具有較強(qiáng)識別檢測能力，因而可對零件缺陷進(jìn)行較好檢測，將零件缺陷較好確定。

2.機(jī)械零件無損檢測發(fā)展趨勢

2.1超聲檢測向著數(shù)字化、圖像化和智能化的方向發(fā)展

機(jī)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(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的無損檢測方法就是超聲波檢測法，在可預(yù)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(shù)之一。目前國內(nèi)外在檢測機(jī)械零件缺陷時(shí)，最常用的超聲探傷設(shè)備是A型超聲波探傷儀，其在工作時(shí)將探測的數(shù)據(jù)以A型超聲顯示出來，具有檢測成本低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，可對零件缺陷進(jìn)行定性和定量分析，但同時(shí)其缺點(diǎn)也是顯而易見的，例如數(shù)據(jù)不能儲(chǔ)存記錄、結(jié)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(yīng)用前景。

隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的工作負(fù)荷越來越大，對機(jī)械零件的質(zhì)量要求也越來越高，因此無損檢測技術(shù)必須與時(shí)俱進(jìn)。由于不同的質(zhì)量缺陷會(huì)對機(jī)械零件產(chǎn)生不同程度的危害，為準(zhǔn)確了解缺陷的信息就必須提高檢測的可靠性，除了要能進(jìn)行準(zhǔn)確的定性分析外，還要能定量計(jì)算，即不但能確定有無缺陷、缺陷存在的方位，還要能根據(jù)檢測數(shù)據(jù)得出缺陷的形狀、大小、取向、性質(zhì)等。另外，檢測的自動(dòng)化和智能化程度也需要不斷加強(qiáng)。工業(yè)CT技術(shù)可完全實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，然而其設(shè)備昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測成本極高，因此目前只在特殊的高精尖技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，在其他領(lǐng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給超聲波無損檢測技術(shù)升級帶來了希望，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與超聲波技術(shù)結(jié)合起來，對超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化采集，將探測過程的波形記錄下來，通過將數(shù)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(shù)。超聲成像技術(shù)是傳統(tǒng)超聲波無損檢測技術(shù)的完美升級，其原理在于超聲波在均勻物體中傳輸是穩(wěn)定的，但遇到缺陷等不連續(xù)結(jié)構(gòu)就會(huì)使聲波發(fā)生干涉或聚焦現(xiàn)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(xué)成像原理，故“聲像”還須采用光學(xué)、電子學(xué)等方法轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，具有可靠性高、智能化水平高等技術(shù)優(yōu)勢，是無損檢測技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。

除此以外，激光超聲檢測技術(shù)和非線性超聲檢測技術(shù)在國內(nèi)外也開始了研究，與傳統(tǒng)的超聲波檢測技術(shù)相比無論是可靠性還是自動(dòng)化程度都有了較大提升，其技術(shù)日漸成熟，相信在不遠(yuǎn)的將來也會(huì)得到快速的發(fā)展。

2.2金屬磁記憶檢測技術(shù)的發(fā)展

金屬磁記憶檢測技術(shù)是利用金屬的磁記憶效應(yīng)來檢測機(jī)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(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢。一般來說，金屬零件在工作狀態(tài)時(shí)由于施加了荷載而存在一個(gè)應(yīng)力的集中部位，這一區(qū)域就會(huì)發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，這種此狀態(tài)的不可逆變化在工作荷載消除后不會(huì)消除，而是被“記憶”了下來，當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)材料表面的漏磁場信號就會(huì)發(fā)生變化，通過對這些磁場信號進(jìn)行采集和分析來判斷金屬零件是否存在宏觀缺陷、內(nèi)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(yù)判，是一種較為先進(jìn)的新型無損檢測方法。

目前國內(nèi)外普遍認(rèn)為金屬磁記憶檢測技術(shù)對于鐵磁性材料的缺陷來說是一種理想的無損檢測技術(shù)，但當(dāng)前的研究還主要集中在儀器設(shè)備和技術(shù)推廣上，而對于將測得的信號進(jìn)行量化還缺少技術(shù)支撐，且尚未形成標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，往往需要與其他無損檢測技術(shù)相配合使用，尚不能獨(dú)立對缺陷進(jìn)行定量的分析。金屬磁記憶檢測技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，金屬磁記憶檢測技術(shù)也會(huì)不斷成熟，其在零件無損檢測方面必將獲得廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語

在當(dāng)前機(jī)械零件檢測過程中，無損檢測已經(jīng)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(jìn)行無損檢測也就具有重要作用就意義。作為機(jī)械零件檢測工作人員，應(yīng)當(dāng)充分了解并掌握無損檢驗(yàn)中常見方法，對各個(gè)方法優(yōu)點(diǎn)清楚認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上才能夠?qū)Ω鞣N方法進(jìn)行合理應(yīng)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。

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（作者單位：博思特能源裝備（天津）股份有限公司）