浅谈机械零件缺陷的无损检测方法发展趋势

张凤敏

【摘要】现代工业生产离不开对各种机械的使用，随着工业生产节奏的加快，机械设备中的各种零件损耗也越来越大，一旦存在缺陷就会使机械设备产生故障隐患，并且还可能对生产人员的生命安全构成威胁，因此对机械零件缺陷的检测十分重要。本文介绍了几种常见的机械零件缺陷无损检测方法，并探讨了无损检测方法的发展趋势。

【关键词】机械零件；缺陷；无损检测；趋势

前言

对于机械零件缺陷的检测方法分为破坏性检测和无损检测两种，破坏性检测就是将零件剖切开后通过目测以及化学液体浸泡后检查是否存在缺陷，这种检测方法受到人的主观性影响较大，一旦判断失误就会造成较大的经济损失，而且劳动强度高、检测效率低下，因此近年来各种无损检测技术得到了飞速的发展，无损检测技术就是在不破坏机械零部件结构和功能的前提下对其表面和内部缺陷进行检测的方法，因此比破坏性检测更为先进。随着科技的发展，无损检测技术的水平也在不断提升，本文介绍了机械零件缺陷的无损检测技术发展趋势。

1、机械零件缺陷的几种常用无损检测方法简介

当前技术较为成熟的无损检测方法主要包括超声波检测、射线检测、电磁涡流检测、磁粉检测、渗透检测等。

1.1渗透检测

渗透检测是将渗透剂涂抹在零件的表面，渗透剂在渗入缺陷后对表面进行清理，然后再用显像剂利用缺陷处的毛细作用将渗透剂从缺陷处吸引出来，从而显示出缺陷的方法。由渗透剂形成的图形尺寸要比实际缺陷有所放大，因此易于观察，对于表面缺陷具有很好的检测效果。

1.2射线检测

射线检测是利用射线穿过物质时与物质中的原子产生碰撞引起能量转换，通过检测辐射出的射线强度分布来判断缺陷的位置和大小。

1.3超声检测

超声检测是利用高频声波在零件中的传递和反射的原理来探测缺陷的位置，目前超声检测是国内外企业最常采用的无损检测方法。

1.4电磁涡流检测

电磁涡流检测是利用电磁感应原理来探测点到材料表面和浅层缺陷的方法，尤其对于热处理材料检测效果最好。

1.5磁粉检测

磁粉检测是利用给零件施加磁场使其被磁化后，其缺陷处产生的漏磁场与磁粉产生吸引作用从而将缺陷的形状和位置在零件表面显现出来的方法。

2、机械零件无损检测发展趋势

2.1超声检测向着数字化、图像化和智能化的方向发展

机械零件的无损检测方法很多，考虑到检测可靠性、检测精度、可操作性、便携性、检测成本等诸多因素，当前国内外应用最为广泛的无损检测方法就是超声波检测法，在可预见的未来几年里，超声波检测也将是无损检测方法中的主流技术之一。目前国内外在检测机械零件缺陷时，最常用的超声探伤设备是A型超声波探伤仪，其在工作时将探测的数据以A型超声显示出来，具有检测成本低、操作简便等优点，可对零件缺陷进行定性和定量分析，但同时其缺点也是显而易见的，例如数据不能储存记录、结果不直观、受操作人员水平影响大等，因此限制了A型超声波探伤仪的应用前景。

随着工业技术的飞速发展，机械设备的工作负荷越来越大，对机械零件的质量要求也越来越高，因此无损检测技术必须与时俱进。由于不同的质量缺陷会对机械零件产生不同程度的危害，为准确了解缺陷的信息就必须提高检测的可靠性，除了要能进行准确的定性分析外，还要能定量计算，即不但能确定有无缺陷、缺陷存在的方位，还要能根据检测数据得出缺陷的形状、大小、取向、性质等。另外，检测的自动化和智能化程度也需要不断加强。工业CT技术可完全实现以上目标，然而其设备昂贵、结构复杂、检测成本极高，因此目前只在特殊的高精尖技术领域应用，在其他领域虽然前景广阔，但如何降低成本也是必须要考虑的问题。

计算机技术的发展给超声波无损检测技术升级带来了希望，将计算机技术与超声波技术结合起来，对超声波数据进行数字化采集，将探测过程的波形记录下来，通过将数字信号处理后通过图像的方式显示出来，这就是超声成像技术。超声成像技术是传统超声波无损检测技术的完美升级，其原理在于超声波在均匀物体中传输是稳定的，但遇到缺陷等不连续结构就会使声波发生干涉或聚焦现象，从而形成图像，这种图像是由声波直接形成的，称之为“声像”，由于人获取图像信息是利用光学成像原理，故“声像”还须采用光学、电子学等方法转化成为肉眼可见的图像，通过形成的超声图像可以很直观地反映出零件的微观结构，具有可靠性高、智能化水平高等技术优势，是无损检测技术发展的趋势之一。

除此以外，激光超声检测技术和非线性超声检测技术在国内外也开始了研究，与传统的超声波检测技术相比无论是可靠性还是自动化程度都有了较大提升，其技术日渐成熟，相信在不远的将来也会得到快速的发展。

2.2金属磁记忆检测技术的发展

金属磁记忆检测技术是利用金属的磁记忆效应来检测机械零件缺陷的无损检测方法，其对铁磁性材料的零件缺陷检测具有得天独厚的技术优势。一般来说，金属零件在工作状态时由于施加了荷载而存在一个应力的集中部位，这一区域就会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种此状态的不可逆变化在工作荷载消除后不会消除，而是被“记忆”了下来，当应力状态发生改变时材料表面的漏磁场信号就会发生变化，通过对这些磁场信号进行采集和分析来判断金属零件是否存在宏观缺陷、内部缺陷或微观缺陷，并且通过材料表面漏磁场信号还可提前对缺陷做出预判，是一种较为先进的新型无损检测方法。

目前国内外普遍认为金属磁记忆检测技术对于铁磁性材料的缺陷来说是一种理想的无损检测技术，但当前的研究还主要集中在仪器设备和技术推广上，而对于将测得的信号进行量化还缺少技术支撑，且尚未形成标准，在实际应用过程中，往往需要与其他无损检测技术相配合使用，尚不能独立对缺陷进行定量的分析。金属磁记忆检测技术的应用前景十分广阔，相信随着科学技术的进步，金属磁记忆检测技术也会不断成熟，其在零件无损检测方面必将获得广泛的应用。

结束语

综上所述，可用于机械零件缺陷的无损检测方法很多，实际工作中要根据检测成本、定性或定量要求以及现有设备人员等因素确定最佳的监测方案，同时要把握无损检测方法的发展趋势，不断提升检测精度和可靠性，为机械设备的安全稳定运行提供保障。

参考文献

[1]余伟成.机械设备维修中无损检测技术的实践应用[J].山东工业技术，2015，（14）.

[2]罗雄彪，陈铁群.超声无损检测的发展趋势[J].无损检测，2005，（3）.

[3]周正干，刘斯明.非线性无损检测技术的研究、应用和发展[J].机械工程学报，2011，（8）.