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无损检测技术在工业产品质量检验中的作用

   日期:2014-06-26    
核心提示:无损检测技术是近年在工业中广泛应用的新兴的高科技检测技术。本文介绍了工业产品无损检测的内容与技术,综述了无损检测技术在不同工业产品质量检验中的应用现状,并对工业产品无损检测技术提出了发展与展望。

无损检测技术广义来讲,是指在不损坏被检对象的前提下,测定其有关参数的技术及其方法。例如:测量温度、压力粘度、流速等都属于无损检测范畴。无损检测作为整个检测的分支,已成为工业产品生产战线不可缺少的一部分。无损检测作为控制产品质量的一种手段,不仅在工业机械行业越来越受到重视,而且在各种领域,如铸造、石化、汽车制造业、航天、航空等方面,也受到高度重视。无损检测技术的发展,在某个方面反映着一个企业的生产水平,实际上能起到降低产品成本、提高产品可靠性和增加市场竞争力的作用。随着微电子学和计算机等现代科学的飞速发展,无损检测诊断技术也得到了迅速的发展。无损检测是质量控制的重要手段,应用在研发、生产、维修等各个领域。

1 工业产品无损检测的内容与技术

检测产品技术的好坏有很多方法,但归纳起来不外乎是二大类:其一是破坏法,其二是无损检测法。

破坏法即是破开被检对象,检查其内部或表面质量的方法。虽然这种方法灵敏度很高,但对于产品和原材料的检查是根本行不通的,进行生产制造的目的,就是为了得到成品,不可能为了检查其质量的好坏,就做一个破坏一个。

为了得到合格的成品,就必须谋求与破坏法完全相反的方法,这就是无损检测法,该方法关键在“无损”二字。

无损检测技术 (Nondestructive Determination Technology,简称 NDT)是在不损伤被检测对象的条件下,利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化,来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷,并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。在工业产品质量检验中,无损检测技术主要是研究各种非破坏性的检测材料、零部件、产品表面及其内部缺陷的技术和方法,通常称为无损探伤法。随着工业的发展,相继出现了不少新的无损检测法,应用较多的无损检测诊断技术。

比如:热波检测就是一种创新的无损检测技术,适用范围广,速度快,直观,使用安全,可定量测量,特别适用于复合材料和对大型结构产品(如航空航天器机身)进行现场检测,其独特的动态结果显示,更可为材料特性评估及产品设计和制造工艺提供有用信息。该技术已在世界范围,尤其是发达国家得到推广,成为能解决许多棘手检测难题的常规检测方法,在航空、航天、汽车、船舶、压力容器、管道、军工、核工业和新材料研究等领域得到许多成功应用。包括诺斯诺普—格鲁曼、劳斯莱斯、福特汽车、通用汽车、西门子等许多欧美大公司,都已将此技术应用于实际产品检测;波音将其写入了飞机维修手册;NASA 将其认定为能检测出碳化硅保护层下缺陷的方法,并用于检测航天飞机机翼边沿的碳—碳增强复合材料板。

CR 技术是 20 世纪 90 年代随着计算机技术的进步而发展起来的一种新型的射线检测技术。由于可以不用胶片、不用暗室处理,便能直接得到数字化的影像而受到探伤界的青睐。它与传统照相法相比,具有缩短检测时间、降低生产成本、检测结果易于分析和传送等优点。美国在 1999 年就已颁布 CR的检测标准,欧盟的 CR 检测标准也在 2005 年诞生。CR 技术在国外已经得到广泛应用,国内的应用也只是时间问题。

超声相控阵技术是用一组阵列式探头,通过对加到晶片上的信号脉冲的相位控制,使合成信号达到聚焦、斜入射等目的,该技术称为超声相控阵技术,多用于超声自动检测。

2无损检测技术在工业产品质量检验中应用

2.1 在工业零件表面缺陷中的检验

无损检测技术中的磁粉检测法,是利用磁粉的聚焦显示铁磁及其工件表面与近表面的缺陷的检测方法。其目的在于检出和测量位于材料和构件表面或近表面的缺陷。汽车上的零件,如曲轴、凸轮轴、连杆、横直拉杆与球头等,大多数部件的检查都采用了磁粉检测技术。磁粉检测的原理是当材料或工件被磁化后,材料表面或近表面存在的缺陷会使该处形成漏磁场,此漏磁场将吸引在聚集检验过程中施加的磁粉,从而形成缺陷显示。磁粉检测的关键在于如何在被检工件上建立磁场,由于被检工件的尺寸形状各异,必须正确选择磁化的方法。以连杆为例,夹持工件两端直接通电磁化,可发现沿工件轴向的缺陷。将工件放在线圈内进行纵向磁化,可发现工件横向缺陷。但因通孔内壁磁场较弱不易发现缺陷,还需在孔内分别穿芯棒磁化,在孔内表面产生周向磁场,检验孔内缺陷。经过以上三种方式的检测,才能获得满意的检验效果。物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录,在一定条件下再现,形成物体逼真的三维影像。

2.2 在汽车发动机汽缸裂纹中的检验

无损检测不像一项具体的科技成果或一件产品那样,可以直接产生经济效益,但它出具的测试结果,可以影响一件产品的使用或报废,可以间接影响产品的使用情况。如有研究显示,C213- 3 后汽缸在最终机加工时,内缸离水平中分面 20mm处发现有裂纹存在,该产品是用还是报废,必须从探伤结果来定。如果从汽缸本身结构来看,裂纹深而长,汽缸就应报废;裂纹长度短且深度不深,则采用返修手段。根据该汽缸的结构特点,研究采用超声波检验方法,对汽缸内腔区域全面检验,检测结果除发现一条长约 60mm、深 10mm 裂纹外,其余部位均未发现缺陷,而发现的裂纹符合返修要求,最终该汽缸没有作报废处理。同时,由于我们准确地测定出缺陷的所在位置,返修人员很快地清除缺陷,焊补结束后再经超声波检验,缺陷已清除。用超声波探伤代替射线探伤,不仅省去汽缸外协射线检测的费用,而且还保证汽缸的加工进程。

2.3 在轮胎缺陷部位的检验

轮胎缺陷部位的大小,可从无损检测技术的全息干涉图异常畸变条纹中确定,而部位的深度,可通过异常条纹的间距大小来确定。因为缺陷的深度与干涉条纹的间距有正比关系,缺陷越深,即与轮胎检查表面的距离越大,反映到表面上的位移就越小,这样形成的干涉条纹间距更大,反之亦然。由于轮胎表层下隐藏的缺陷种类和大小不一,所以要对轮胎适当加载,以使缺陷和结构特性以表面局部畸变的形式表现出来。此外,在全息图再现观察时,再现干涉条纹对观察方位比较敏感,全息图中虽已记录缺陷的干涉条纹,有可能因观察角度选择的不合适而发现不了,造成漏判现象。为此,可采用相全息照相方法检验。这样在全息图中既记录了相全息图,也记录了散斑剪切图,可用于检测物体的三维位移和导数,提高了检测精度。这是轮胎激光全息检测的进一步发展。

3 结束语

总之,随着计算机技术的发展,无损检测技术也向快速化、标准化、数字化、程序化和规范化的方向发展。高灵敏度、高可靠性、高效率的无损检测诊断仪器和无损检测诊断方法不断出现。从而能增强我国工业产品处理和加工的现代化,提高我国工业产品在国际上的竞争力。

 
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