机械产品检测中计量技术的应用

黄 川

（中国工程物理研究院材料研究所，四川 绵阳 621900）

1 研究背景

“十一五”以来，我国对计量科技的投入已达20亿元，建立了国际一流的实验基地，开展了有关基础物理常数的测定等基础研究，并启动了能源、生物、环境、微纳技术、医学、信息技术等服务国家战略性新兴产业发展和社会可持续发展的计量新领域研究工作，获得国际互认的国家校准测量能力数量跃居世界第四。通过不懈努力，我国计量技术水平已得到全面提升，基本实现了从望其项背到并驾齐驱，具备了赶超发达国家的基础条件。

2 计量技术在机械产品检测中的应用要点

2.1 测量器具的分类

计量量具是一种具有固定形态的仪器，用以再现或提供一种或多种已知的量值，测量器具的分类如表1所示。

表1 测量器具的分类

2.2 测量器具的技术性能指标

首先，标称值是指标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值。例如，标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸，标在角度量块上的角度等。其次，分度值是指在仪器的刻度上，两个刻度（最小的刻度）之间的差异。例如，在外径千分尺的微分圆筒上，两条刻线所表示的尺寸之差为0.01 mm，则测量仪的分度值是0.01 mm。最后，测量范围是指，在容许不确定度之内，由仪器所能测得的被测的最低限度。例如，外径千分尺可以在0~25 mm、25 mm~50 mm等范围内进行测量，而机械式比较计可在0~180 mm之间进行测量[1]。

2.3 测量工具的选定

每一次测量前，需根据被测工件的特点选用不同的测量工具，例如，根据机械产品实际情况（长、宽、高、深、外径等）选择使用卡尺、高度尺、千分尺等；轴类的直径可以选择千分尺、卡尺；孔型、槽型可选用塞规、块规、塞尺；采用直角尺对工件进行测量，R值采用R 型；测量配合误差较小、精度较高或需要对形状误差进行计算的情况下，可以采用三次元、二次元；采用硬度计进行钢的硬度测定[1]。

3 计量技术在机械产品检测中的作用

3.1 有效指导产品生产

机械产品检测应确保计量技术在机械产品生产中发挥指导作用。在机械制品生产中，所选择的测量技术应可以明确反映出产品的具体参数，从而为产品的制造和加工提供规范标准。另外，计量技术还可及时检测到机械产品存在的问题，并向公司的管理层汇报，公司在了解到这一点后，可以采取相应的措施来改善其性能，也可以选择继续生产[2]。

3.2 保障机械产品的质量

在机械产品检验过程中，应用计量技术可第一时间发现产品在生产时出现的问题。如果有质量问题，应要求有关人员对其进行改善，直至达到质量标准为止。一旦出现了严重的质量问题，应当被视为劣质品，进行回收处理[3]。

3.3 减少生产失误

机械生产制造过程相对复杂，人工、机器等机械制造所涉及的环节诸多，在生产过程中难免会出现失误等情况。因此，运用计量技术可及时发现因人为操作不当导致的质量问题，以便于及时处理，并提醒有关人员注意该类问题，避免下次再出现，以此从整体上减少机械产品生产中的失误[4]。

4 机械产品检测中计量技术应用的主要步骤

4.1 检测前的准备

在机械部件的检验中，要做好充分的准备工作，为检验工作的顺利进行打下坚实的基础。检测前的准备工作是保障检测准确性的关键。首先，在检测前的准备过程中应全面分析好有关的数据、资料文件，检测人员应了解并掌握图纸，随后选择适当的测量工具、方法等。其次，在阅读工艺文件后，合理换算工艺尺寸以及加工位置，需注意有关工序的制造办法。最后，检测人员应在机械产品检测之前，结合有关图纸了解其构造、性能等，确保检测过程达到精确性、精准性的要求[5]。

4.2 具体检测阶段

明确对机械产品的检验重点，落实到具体检测阶段，保障机械产品质量。首先，在机械产品的检验过程中，应检查表面，明确机械产品外观受损问题，如拉毛、划损等。其次，需合理选择计量基准，该环节对于零部件检测较为关键。检测人员需选择高精准度并可保障实际检测结果的部件作为计量基准。在此过程中，还需分析形位公差，检测长方体、轴以及键槽的对称度等[6]。最后，需明确尺寸公差的检测流程，一般可采取直接测量法进行尺寸误差检验，在某些情况下不能采用直接测量法时，可以采用检测法进行测量，但该工序计算较为困难[7]。

4.3 科学管理计量器具

在计量器具中为避免压力表受到外部因素影响，应做好防高温、防雷电、防温度过低等相关的管理措施。首先，压力表若受到外部因素影响则会出现指示不准确的情况，并且压力表长期处在高温、低温时也会对内部机芯等零部件造成破坏。其次，为促进计量器具的配备、维护使用与检定工作规范进行，应仔细做好安全检查与管理工作，根据生产工艺要求和安全监控的需要，配足配齐相应的安全防护用计量器具，并登记造册，主动报当地计量行政部门备案，向其指定的计量检定机构申请周期检定。根据安排，质监部门下一步将加大监管力度，加强安全防护用计量器具的监督巡查，确保其性能的安全可靠，避免安全生产事故发生。

5 机械产品检测中计量技术的应用措施

5.1 机械性能检测

机械性能检测是指在不同环境（温度、介质、湿度）下，材料或制品能够经受多种载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）的测试。其中，机械性能检测可在各生产环节内进行，从原料品质检验到产品的使用寿命检验，可以检测各类物质与机械产品的质量。力学性能的检测有助于企业在产品的耐久性、稳定性、安全性等方面取得竞争优势。

5.1.1 硬度测试

硬度指材料抵抗永久性变形的能力。它还反映了固体对外界物质的部分抗性以及不同物质的软硬程度等指标内容。

5.1.2 拉伸测试

拉伸测试可以测定一组材料的强度和塑性指数。一般来说，拉伸测试是通过对材料施加外力来测量其在受力情况下的弹性变形、塑性变形和破断能力。塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。

5.1.3 弯曲测试

弯曲测试用于测量铸铁、高碳钢、工具钢等脆性低塑性材料的弯曲强度，其可以反映出塑性指标的变化情况。另外，还可以采用弯曲测试来检测材料的表面质量。用样品的截面面积除以断裂时的最大压力，其也被称为抗压强度极限。压缩试验可用于轴承合金、建材等脆性材料；塑料制品的抗压强度极限无法测得，但是可以测得其弹性模量、比值和屈服强度。

5.1.4 冲击韧性测试

冲击韧性测试用于检测材料在冲击作用下的抗冲击强度。冲击韧度指标的实用价值是反映材料的脆性倾向。

5.1.5 疲劳测试

疲劳测试是对结构或零件进行疲劳与断裂性能检测的一项重要工序，机械部件的早期失效是以疲劳破坏为主。目标是对材料构件进行精确的疲劳分析，以保证构件在使用过程中不会出现疲劳度较高等问题。

5.1.6高温机械性能测试

高温零件是指在高温环境下能够承受外部作用力而不发生失效的零件。针对高温零件的制造和使用，需要考虑材料的力学性能，包括强度、弹性和塑性等。在高温环境下，材料的这些性能可能发生各种变化，因此需要在设计和制造过程中进行充分考虑和测试。此外，摩擦力条件下的材料耐磨性能也是高温零件制造和使用中需要考虑的一个重要因素，测量材料的摩擦因数可以用于评估材料的耐磨性能。

5.1.7 剥离强度测试

剥离强度测试是一种用于测定材料在受到拉伸力时的抗拉强度的测试方法，与摩擦因数测试方法有所不同。剥离强度测试可以用于评估材料的抗拉强度，为材料的选用和设计提供重要依据。

5.2 机械产品零件检测

首先，几何精度包含了尺寸精度和形位精度，但是，机械产品并不追求单一部件的几何尺寸，其属于检验工作较为关键的一环。形状、位置精度在检验工作中也同等重要，常见的有圆度、圆柱度、同轴度、平行度等。其次，在实际生产中，由于存在着夹渣、孔洞等原始缺陷，在实际应用中会出现微小的裂缝。有些缺陷无法通过常规观测和检测直接检测出来，但是会对机器造成很大的影响，为此应进行针对性、有目的、全面的检测。例如，针对上述提出的计量技术在机械产品检测中的应用流程，在对零部件进行检测时，应明确仪器与工具的不同类型、作用，并选择合适的计量仪器完成对机械产品的检查。

6 计量技术在机械行业中的应用探索

6.1 检测范围扩大化

自动化测试技术的形成，为机械制造业提供了便利，提高了对加工工艺的要求，降低了生产中的误差，扩大了测试的范围。比如，对于微孔的测量，用常规的方法无法测量，而像影像仪、工业相机这样的新型仪器，可解决微孔的测量问题，甚至可以测量到微米直径，扩展了检测范围，同时也保证了测试结果的准确性。

6.2 检测精度和灵敏度提升

自动化计量检测技术的发展，其要点为提升检测精度与灵敏度，这也是企业所重视的技术运用效果之一。不精确、不合格的产品将被迅速淘汰。在将来，自动化的探测技术将与其他技术结合起来，为机械产品检测工序提供所需的技术支撑。例如纳米技术、微波技术等，其探测的灵敏度可达微米。随着自动化检测技术的发展，它将在环境监测、安全检测等方面得到广泛的应用[8]。

6.3 检测技术的未来发展

目前，在计量技术自动化行业的应用探索中，计量检测技术的未来发展前景良好，机械产品检测内容从外形、尺寸、位置公差等各方面体现出自动检测的优势，但对于某种零部件的情况仍然不能准确检测，如内部零部件出现裂纹等问题，若不及时检测，则会对后续工作产生深远影响[9]。为此，在该技术的持续发展过程中，应针对上述体积的缺陷问题进行改进与完善，确保在多种技术结合补充使用后，可完成对被检测对象的全面性、精准性的检测。例如，综合利用三轴测量仪、涡流检测仪、三坐标测量机、超声测量仪等，全面提升仪器设备的精确度，促进我国机械工业的健康、迅速发展。

7 结束语

综上所述，从机械产品计量技术在检测工作中的应用优势与流程以及计量技术设备的选择中可以看出，该技术为机械产品检测、检验提供了较为重要的技术支撑，可确保在检验过程中达到对零部件以及性能检验的准确性与精确性要求。同时，检测人员在操作中应确保产品质量检验程序的有效性与合理性，发挥该技术的优势，为我国机械产品的生产制造提供帮助。