无损检测在机械工程中的应用

无损检测在机械工程中的应用

蒋劲

蒋劲

中国航发长江动力有限公司

摘要：随着社会经济的不断发展，我国科学技术水平也不断提升，各类机械工程也在逐渐增多，对于工程机械工程来说，通常会使用到无损检测技术，该技术具有很多特点，包括较高的安全性、较强可靠性、不具破坏性等等，因此，其得到了广泛的应用。一些关于无损检测的资料中，对其中的液体检测、超声检测、射线检测，做了相应的介绍，内容涉及到了技术原理和特点上，本文收集并整理了该类资料，主要介绍了无损检测在机械工程中的具体应用和发展，为以后的实践工作，积累一些参考资料。

关键词：无损检测；机械工程；射线检测；超声检测；液体渗透检测

科学技术水平不断提升，我国的工业技术含量更高，在产品质量方面，人们有着更加严格的要求，特别对于处在高速运转、高压和高温环境中的产品，就其的内在尺寸有着更加严格的要求。机械工程行业中，其产品形成的过程就非常容易出现原材料、机械加工、疲劳等影响产品性能或造成安全隐患的缺陷，而想要避免这些存在缺陷的产品非预期使用，确保性能要求要求满足客户需要，就必须运用更加科学合理和严格的检测手段进行辨别。为了保证产品检测的可靠性及经济性，因为无损检测能够在不伤害产品构件的条件下，对其存在的内部及外部存在的缺陷进行很好的检测，实现了缺陷的基本定性、定量分析，保障产品安全可靠，检测行业内运用得越来越广。

1、机械工程的缺陷类型和常用无损检测技术

1.1机械工程产品的缺陷类型

铸造成型因其能制成形状复杂、重量不受限制的优点，随着现代铸造的发展被广泛运用到机械制造业中。而铸件类产品在生产过程中，由于各种原因，在铸件内部和表面会产生各种缺陷。其缺陷可分为八类（多肉类缺陷、孔洞类缺陷、冷隔、裂纹类缺陷、表面缺陷、残缺类缺陷、重量和形状的差错类缺陷、夹杂类缺陷、组织、成分、性能不合格类缺陷）约103种缺陷。这些缺陷的存在，严重影响了产品的质量，降低了产品精度，导致产品存在着性能隐患，而将无损检测技术应用在缺陷的检测中，能够非常有效并安全地检测其存在，让生产要求得到满足。

1.2常见的无损检测技术

射线检测、超声检测、渗透检测、涡流检测、电位差检测、磁粉检测。文章中具体就前三种检测技术在机械工程中的应用做具体分析。

2、射线检测技术

2.1射线检测技术的基本原理

射线检测（RT）是基于材料状态对射线（电磁辐射和粒子辐射）的吸收/散射差异，利用射线在介质中传播时产生的衰减的性质，获取被检对象缺陷图像或结构完整性信息的无损检测方法。广泛应用的射线照相技术有分别是x射线和γ射线下的常规照相检测技术。

射线穿过被检件时，由于被检件各部分密度差异或厚度变化，或由于成分改变，被检件的不同部位会衰减不同的射线，在专用记录介质上形成黑度不同的影像，根据记录介质上的影像，可以判断缺陷的性质、形状、大小、和分布。且相较其他无损检测方式其结果显示准确、可靠、直观；对缺陷定性比较容易；定量、定位比较方便。

2.2射线检测的应用

该种无损检测技术可以使用的范围非常广，能够用在金属材料产品的检测中，也可以用在非金属材料产品的检测中，还能够使用在复合材料的检测中，值得注意的一点是，其能够应用在放射性物质材料产品的检测中。因为该种检测技术在被检测商品表面与结构上，没有特定的要求，因此，其能够很好地应用在各类材料产品的检测中。

2.3射线检测技术的主要应用类型

以射线衰减规律为基本检测原理时，应用的类型就是质量检测，主要应用在铸造、焊接等成型、加工的缺陷检测中；以电离作用和射线衰减规律为检测基本原理时，应用的类型就是厚度的测量，主要应用方面有在线、非接触、实时的厚度测量；以射线衰减规律为检测基本原理时，而应用类型是物品的检测时，应用主要方面为，机场、海关、车站中对尺寸和结构的检测；以射线衰减规律为检测基本原理时，而应用类型是动态研究时，应用方面主要有核技术、爆炸、弹道、铸造工艺等的动态过程。

3、超声检测技术

3.1超声检测技术的基本原理

超声检测（UT）是基于材料对超声场的影响，利用超声波在介质中传播是产生的衰减，遇到界面产生反射的性质，获取被检对象质量信息的无损检测方法。该种技术主要就是利用了超声波和试件之间存在的互相作用，研究其反射、散射、投射波变化情况。该技术发挥的作用是从宏观的角度对试件缺陷进行检测，并且检测其结构和力学在性能方面的变化，最后还能检测试件的几何特性，评价出检测的结果，是一种全面的无损检测技术。该种检测技术下，想要让各种类型和质量的试件都能实现无损检测，就需要使用到不同的超声波，包括球面波、平面波、横波、纵波等等，如果检测宏观缺陷，使用的超声波频率应该是0.5MHz-25MHz的短脉冲波，然后具体研究内容就是反射波变化情况。如果说存在缺陷部分，就是声波的变化部位，然后可以依据具体反射信号频率和幅度有着怎样的特征变化，判断出缺陷的基本情况，包括类型、位置、大小。

3.2超声波检测应用

我国应用超声检测技术始于20世纪50年代，首先应用于发动机盘件和原材料的检测中，主要采用的是A型显示接触法探伤。目前，超声检测技术的工业应用已遍及航空、航天、核、民航、船舶、兵器、电力、冶金、特种设备、铁路、建筑等各部门。

4、液体渗透检测

4.1液体渗透检测的基本原理

液体渗透检测（PT）是基于毛细管现象揭示非多孔性、疏松性固体材料表面开口缺陷的无损检测方法。其缺陷显示直观，已与评定；在理想条件下，可检出开口1um、深度10um的人工裂纹，灵敏度高，能一次性检测多个零件、多个方位的缺陷，检测速度快、效率高。

在检测过程中，检测人员为提高检测的准确性，必须提前对试件做一些处理，处理的主要内容包括了打磨和清洗，然后才能使用带有颜色的染料或者荧光染料，渗透在试件的表面，因为渗透剂具有毛细的特点，其能够渗入进不同种类表面的细小缺陷里面，清洗干净试件表面多余的渗透试剂，将其干燥处理，使用显像剂，在白光和黑光环境中，观察试件的实际表面颜色，如果存在缺陷，该部位会呈现出黄绿色荧光和红色荧光。

4.2液体渗透检测方法应用

因为液体渗透检测不会受到被检测试件缺陷具体方位的约束，不会受到被检测试件内部组织结构、外部几何形状的影响；检测中使用的设备简便，检测成本不高，经济成本较低；检测时检测的速度很快，能够进行大批量试件的检测；直观地显示出缺陷，有着很高的检测灵敏度。倍感反应用于航空、航天、核、民航、船舶、兵器、电力、冶金、特种设备、铁路、建筑等工业领域。

5、机械工程中无损检测的发展

机械工程分成了很多阶段，包括产品设计阶段、研制生产阶段、产品使用阶段，这个几个阶段都需要使用到无损检测技术，但是因为各个阶段的试件结构不同，应用的检测技术也有不同。机械工程的铸件或者焊接件检测中，常常会使用到射线检测技术，能够对试件的尺寸进行测量，试件不连续性或者腐蚀性也可以使用这一方法检测。材料制作中可能存在的夹杂、疏松、缺陷缩孔等问题，需要使用超声检测。非多孔性、疏松性固体材料表面开口缺陷，主要使用液体渗透检测。

结束语：

综上所述，无损检测技术在机械工程中有着广泛的应用，其的应用大大提升了机械工程的工作效率，检测中不会让试件受损，确保在检测后，产品无影响产品性能的缺陷存在，为产品的安全性、可靠性提供了有力的保障。对于机械产品的推广和广泛应用有着积极意义。

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