机械零件无损检测方法探析

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　　摘要：机械设备零件是现代工业必不可少的基础条件，随着工业化进程的不断推进，各行各业对机械设备零件的需求也越来越大，而机械零件的质量直接影响着机械设备的使用寿命，一旦机械零件存在缺陷将会导致设备存在故障隐患，甚至会危及机械设备操作人员的生命安全。因此必须加强对机械零件的检测，尤其是无损检测方法的研究。文章针对几种常见的无损检测方法进行探讨及比较，以期对无损检测研究人员提供一定参考。
　　关键词：机械零件;无损检测;常见方法
　　机械零件的缺陷主要表现为表面缺陷和内部缺陷两大类，对于表面缺陷，其常常可以通过肉眼直接在零件表面观察到，或是通过一般检测设备很容易就发现和检测到。而零件的内部缺陷往往难以通过肉眼和外部检测设备发现，内部缺陷常见的产生原因是零件在进行锻造或铸造时而产生的，内部有气孔、疏松、裂纹等，且有较大的体积和轴向延伸程度。对于内部缺陷的检测，传统方法是进行破坏性检测，即对零件进行剖切，再由酸浸，这样才能看清内部的缺陷。采用传统破坏性检测不仅费时费力，而且对同一缺陷，由于检测人员检测水平存在差异性，也会有不同的评判级别。同时一旦发现所抽检的零件没有缺陷，对于生產厂家也会造成一定的损失。所以必须探讨采用无损检测的方法，实现机械零件缺陷的检测。
　　1 无损检测及其主要分类
　　所谓无损检测，即能够在保证零件不受任何破坏情况下实现其内部或表面物理机械性能及各种缺陷的检测，随着各行各业的发展，无损检测不仅仅作为一种机械测量手段，在许多其他领域也有着广泛的应用。常见的无损检测方法主要为渗透检测、磁粉检测、射线检测、电磁涡流检测及超声检测。
　　1.1 渗透检测
　　渗透检测主要用于测量零件表面开口缺陷的方法，其主要操作是在零件的表面涂抹渗透剂，待渗透剂渗入缺陷后将零件表面进行清理，再使用显像剂，使得零件表面形成一种显像膜，而渗透剂就会通过毛细作用，吸出至零件表面，从而显示出零件表面缺陷。由于经渗透剂处理后的缺陷图形要比实际的缺陷尺寸要放大许多，因此很容易就观察到表面缺陷，十分便利。
　　1.2 磁粉检测
　　磁粉检测又叫做磁粉探伤，利用磁现象实现零件缺陷检测的手段，磁粉检测主要原理是利用零件缺陷出的漏磁场与磁粉之间的相互作用。因为在铁磁零件被磁化以后，会使得表面或靠近表面的缺陷出的磁力线产生变化，在磁力线溢出零件表面后能够形成磁极，并产生能够被检测的磁场。这时对零件表面喷洒磁粉或者浇上磁悬液，磁粉粒子就会在缺陷处吸附，反映出缺陷处的位置及其形状大小。
　　1.3 射线检测
　　射线检测的原理是当射线通过零件时，与零件中的原子产生碰撞，并产生相应的能量，这些能量会散射、吸收并衰减，产生各种各样的物理现象，或者经过某种物理现象为辐射出射线，这种射线同样具有一定能量和一定特征。然后检测人员只要依据射线的强度分布，便可分析出缺陷的位置及大小。
　　1.4 电磁涡流检测
　　电磁涡流检测的原理是利用电磁感应原理实现材料表面和接近表面缺陷的手段，常常用于一些热处理材料和其他冶金材料的检测。
　　1.5 超声检测
　　超声检测的原理是利用高频声波传递至零件内部并反射回来，实现零件缺陷位置和大小的检测，超声检测是目前国内外企业常用的无损检测手段。超声波作为一种波动的能量，具有所有波形相同的特点，具有振幅、频率及相位。而超声检测时常用的频率范围是0.4～5MHz。
　　2 常见无损检测方法对比
　　渗透检测一般只能够检测零件表面的开口缺陷，对于内部缺陷的检测无法实现，它所表现的优点便是操作简单，使用成本低廉，能够应用于各种有色金属、黑色金属或是非金属等许多材料，而且对于形状复杂的零件（多孔材料零件不适用）也能够实现检测。
　　磁粉检测主要优点是操作设备容易，能够直接快速地观察到零件缺陷，且检测的灵敏度较高，但它也有一定的局限性，无法检测除铁磁材料零件以外的其他零件，而且只能用于检测零件表面缺陷，无法对零件内部缺陷进行检测，因为内部缺陷尽管会产生磁力线变形，但无法溢出零件表面，导致漏磁场无法形成，于是内部缺陷便检测不出来。因此，磁粉检测通常只用于铁磁材料零件的表面和接近表面缺陷的检测。
　　射线检测能够对零件的内部缺陷进行检测，一般其检测灵敏度取决于缺陷的形状，对于三维体积型的缺陷其检测灵敏度高，对于二维平面型的缺陷灵敏度较低，并且对于裂纹缺陷，只有射线的射入方向与其平面相一致时才可能检测出裂纹缺陷。
　　电磁涡流检测方法通常只适用于导体材料零件，与磁粉检测相同，只能检测表面或接近表面的缺陷。
　　超声检测是目前使用最为广泛的无损检测方法，它既能够实现零件表面缺陷检测，也能够检测零件内部缺陷，特别是对裂纹、叠层和分层等平面缺陷的检测，能够具有很强的识别检测能力。
　　3 超声检测与计算机相结合
　　现在常用的无损检测手段便是超声检测，随着计算机技术的不断发展，超声检测的发展也得到了长足的进步。将超声检测与计算机技术相结合，便能够实现数字化图像化的检测，这种手段被称为超声成像技术。超声成像技术实现了传统超声检测的升级，其主要原理是利用超声笔在零件中传输时，遇到缺陷等不连续结构便会产生干涉或聚焦现象，进而形成由声波形成的声像。声像再经过光学、电子学等手段转换为人眼可识别的电子图像。通过超声波检测出的零件图像，能够直接反应出零件的内部结构，具有较高的可靠性和稳定性，对无损检测的发展做出了重要贡献。
　　4 结束语
　　无损检测的方法还有很多，作者只是介绍了几种常见的方法，在实际检测过程中，检测人员应根据所检测零件的实际情况，合理规划检测方案，制定并采用适当的检测手段，控制检测成本。同时，相关研究人员要汲取最新的发展技术，对无损检测方法不断研究，以期找出更加便捷有效的无损检测手段，推进无损检测的发展。
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　　（作者单位：海洋石油工程股份有限公司）
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