無損檢測技術(shù)及其在汽車零部件制造過程中的應用

吳東東

（中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

在汽車的生產(chǎn)制造過程中，為了保證汽車的質(zhì)量，需要對汽車零件進行檢測，從而降低汽車在行駛過程中出現(xiàn)事故的可能性。傳統(tǒng)的技術(shù)手段通常是采用人工檢測的方式來檢測汽車零部件。這種檢測方式不僅效率和準確性低，而且可能對汽車零部件造成損傷，帶來經(jīng)濟損失[1]。隨著技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)已經(jīng)逐步取代人工檢測技術(shù)，成為汽車零部件的主要檢測技術(shù)。無損檢測技術(shù)能夠在不損傷汽車零件的情況下，測試汽車的表面和內(nèi)部是否存在缺陷以及性能是否達標[2]。

目前，在汽車零部件制作領(lǐng)域，常用的無損檢測技術(shù)包括射線檢測技術(shù)、超聲檢測技術(shù)、滲透檢測技術(shù)、磁粉檢測技術(shù)以及渦流檢測技術(shù).應用這些無損檢測技術(shù)能夠在高效完成汽車零部件檢測工作的同時，減少汽車零部件的損傷，提高檢測的準確性[3]，對汽車行業(yè)的發(fā)展和用戶出行的安全具有重要意義。

1 汽車零部件常用的無損檢測技術(shù)

1.1 射線檢測技術(shù)

射線檢測技術(shù)是汽車零部件檢測的常用技術(shù)，通過使用射線照射物體，檢測物體的透光強度，根據(jù)檢測結(jié)果判斷物體的性能。根據(jù)采用射線的不同，射線檢測技術(shù)可以分為X射線檢測技術(shù)、γ射線檢測技術(shù)、β射線檢測技術(shù)和α射線檢測技術(shù)等。在實際檢測工作中，雖然不同的汽車生產(chǎn)商采用的射線檢測技術(shù)不同，但其原理相似。首先，工作人員將設備對準需要檢測的零部件，并發(fā)射射線；其次，觀察待檢測零部件的透光強度，初步確認其是否符合要求；最后，判斷零部件是否能夠達到標準的要求，并給出相關(guān)處理意見。當射線穿過物體時，物體表面會出現(xiàn)復雜的物理反應和化學反應，不僅可以使物體中的原子發(fā)生電離，還能夠使零部件中的部分物質(zhì)出現(xiàn)熒光反應。若零部件存在缺陷，在射線照射過程中會影響物體表面的反應強度，從而導致物體表面的透光性出現(xiàn)變化?；谶@一特點，可以快速、準確地判斷零部件是否存在故障以及故障的部位。

1.2 超聲檢測技術(shù)

在汽車零部件無損檢測中，超聲檢測技術(shù)是利用超聲波對零部件的氣密性和完整性等進行檢測的一種技術(shù)[4]。應用超聲波進行檢測時，通常采用頻率為0.5～5.0 MHz的脈沖。當遇到缺陷或者是地面后，超聲波會發(fā)生反射。根據(jù)反射波紋、波長等信息，能夠判斷零部件是否存在缺陷。通過超聲波脈沖反彈回的波紋和波長，能夠判斷零部件是否出現(xiàn)了接縫和裂縫，且具有較高的準確性。

1.3 滲透檢測技術(shù)

滲透檢測技術(shù)是利用毛細現(xiàn)象和固體顏料發(fā)光現(xiàn)象來檢測汽車零部件的一種技術(shù)[5]。在檢測汽車零部件時，主要按照以下步驟進行。第一，預處理。在進行檢測前，先要對汽車零部件表面進行預處理，以去除汽車零部件表面的灰塵和油污等，降低這些因素對滲透檢測結(jié)果的影響。第二，在完成預處理的零部件表面均勻噴灑滲透劑，開始滲透。第三，滲透劑滲透完成之后，將殘留在汽車零部件表面的滲透劑清洗干凈，然后涂抹顯像劑。第四，涂抹完顯像劑后，通過觀察汽車零部件表面顯像的差別，判斷零件是否有裂縫等缺陷。通過應用滲透檢測技術(shù)，可以精確檢測出汽車零部件是否存在裂縫等損傷，且可以用于多種零件。但是，因為檢測多孔材料時滲透液會流入多孔材料中，導致無法判斷是否存在裂縫，所以該方式不能應用于多孔材料的檢測。

1.4 磁粉檢測技術(shù)

對于磁粉檢測技術(shù)，先磁化汽車零部件，以改變其表面的磁力線，吸收零部件表面出現(xiàn)的磁粉，然后基于其判斷汽車零部件是否存在損傷。磁粉檢測技術(shù)和上述幾種方法存在一定的差別，其并不能夠準確判斷零件損傷的性質(zhì)，只能夠用于判斷損傷的大小、形狀和位置等信息。磁粉檢測技術(shù)的應用范圍有明顯限制，只能夠檢測磁性材料制作的零部件表面、近表面等，不能檢測零部件淺而寬的缺陷。另外，磁粉檢測技術(shù)的使用要求較高，檢測人員必須具有豐富的經(jīng)驗才能夠保證磁粉檢測的準確性。雖然磁粉檢測技術(shù)應用的限制較多，但是由于其操作簡單、操作成本低，目前應用較廣泛。

1.5 渦流檢測技術(shù)

渦流檢測技術(shù)是利用交流電和渦流來檢測汽車零部件是否存在缺陷的檢測方式。首先，開始檢測前，工作人員在要準備好通有交流電的線圈；其次，開始檢測后，要防止交流電線圈在待測零部件上，因為這樣會使其附近產(chǎn)生交變磁場導致零部件中產(chǎn)生旋渦式交變電流；最后，根據(jù)渦流的大小檢測零部件是否存在缺陷。渦流檢測技術(shù)的缺陷在于檢測形狀復雜的零部件時靈敏度較低。

2 無損探測技術(shù)在汽車零部件制造中的典型應用

目前，無損檢測技術(shù)在汽車零部件制造中的應用越來越廣泛。在檢測不同零部件時，選擇合適的檢測方法可以提高檢測的準確性和效率。下面以磁粉法和超聲法為例，探討無損檢測技術(shù)在汽車零部件檢測中的應用。

2.1 磁粉法在汽車零部件表面缺陷檢測中的應用

目前，磁粉檢測技術(shù)在汽車零部件表面缺陷檢測中具有廣泛應用，如檢測凸輪軸、曲軸、橫直拉桿以及球頭表面等。應用磁粉檢測方法檢測汽車零部件時，要先對工件進行磁化。磁化后，如果材料表面存在缺陷，在缺陷位置就會形成漏磁場。當零部件的缺陷和磁場的方向呈現(xiàn)一定角度時，缺陷處的磁導率會發(fā)生一定的變化，從而使磁力線逸出工件表面，然后吸附磁粉形成磁痕，進而顯示工件表面的缺陷情況。這種方法不僅操作簡單、結(jié)果可靠，而且具有缺陷容易辨識以及重復性好等特點，在鐵磁性材料表面和近表面具有重要應用。在實際應用過程中，由于需要檢測的汽車零部件形狀各異，為了達到良好的檢測效果，需要在被檢工件上建立磁場。下面以汽車連桿的檢測為例，探討磁粉檢測方法的實際應用。將連桿放置在線圈內(nèi)進行縱向磁化，從而找出連桿的縱向缺陷。若在工件兩端直接通電磁化，則能夠找出連桿的橫向缺陷。因為通孔內(nèi)壁磁場比較薄弱，所以其缺陷不容易被發(fā)現(xiàn)。為了檢查通孔內(nèi)壁是否存在缺陷，需要在孔內(nèi)分別穿芯棒磁化，使孔內(nèi)表面產(chǎn)生周向磁場，從而檢測孔內(nèi)缺陷。

2.2 超聲波檢測技術(shù)在汽車半軸檢測中的應用

超聲波檢測技術(shù)在汽車零部件檢測過程中具有重要應用。下面以汽車半軸為例介紹超聲波檢測技術(shù)在汽車半軸檢測過程中的應用。汽車半軸是汽車重要的零部件，在實際應用過程中會由于高低頻應力疲勞而產(chǎn)生損壞，從而造成疲勞斷裂，主要原因是汽車半軸內(nèi)部存在缺陷。應用超聲波檢測技術(shù)可以對汽車半軸的原材料和鍛造后的半成品進行水浸檢測，以便及早發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷，從而避免其失效而導致汽車故障。在實際檢測過程中，可以采用探頭將高頻電脈沖轉(zhuǎn)化成超聲波，經(jīng)耦合劑進入半軸。若汽車半軸內(nèi)存在缺陷，由于缺陷具有不同的聲學性質(zhì)，入射波遇到缺陷后會發(fā)生不同的反射，根據(jù)收到的反射回波的位置、幅度和波形特征，通過技術(shù)處理判斷半軸內(nèi)部是否存在缺陷，且能夠判斷缺陷的具體位置、性質(zhì)和大小等。

3 無損檢測技術(shù)發(fā)展趨勢及其在汽車零部件制造行業(yè)的應用前景

隨著計算機技術(shù)和電子元器件的發(fā)展，無損檢測技術(shù)的發(fā)展越來越快。目前，無損檢測技術(shù)正朝著缺陷信號數(shù)字化采集和分析方向發(fā)展，其檢測波形能夠以數(shù)字的形式保存，未來無損檢測會朝著數(shù)字信號處理及成像方向發(fā)展?，F(xiàn)階段超聲成像技術(shù)已經(jīng)得到了快速發(fā)展，可以將物體的缺陷以圖像的方式展示出來，并能夠直觀顯示豐富的信息，充分反映物體的聲學和力學性質(zhì)，同時可以檢測同體材料微觀組織及相關(guān)力學性，從而更加直觀、準確地檢測出缺陷，并留下記錄。因此，未來以圖像顯示為主的新一代數(shù)字智能化無損探測儀將會在工業(yè)檢驗中逐步取代傳統(tǒng)的模擬器件采集儀器。目前，雖然無損檢測技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于汽車零部件的檢測，但是檢測結(jié)果都是人工判斷得出，在判斷過程中會由于人為因素而導致檢測存在誤差。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，通過儀器自動檢測缺陷成為無損檢測的主要模式。通過模式識別技術(shù)和專家系統(tǒng)等，可以將已知的大量缺陷特征輸入數(shù)據(jù)庫，使儀器能夠識別不同缺陷，從而使其具備自動缺陷定性的能力。綜上所述，隨著無損檢測技術(shù)的發(fā)展，它在汽車零部件檢測中會有更加重要的應用，從而為提高零部件的質(zhì)量、保證汽車行駛的安全奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，汽車在人們的生活中起到了越來越重要的作用，因此保證汽車的生產(chǎn)質(zhì)量至關(guān)重要。通過無損檢測技術(shù)可以對汽車零部件進行高效、準確檢測，提高汽車零部件的質(zhì)量，保證汽車行駛的安全性。