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無損檢測技術(shù)在汽車行業(yè)工業(yè)上的應(yīng)用
無損檢測技術(shù)在汽車工業(yè)上的應(yīng)用
無損檢測診斷技術(shù)是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谒鸬膶帷⒙?、光、電、磁等反應(yīng)的變化，來探測各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件等內(nèi)部和表面缺陷，并對缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評價。隨著微電子學(xué)和計算機等現(xiàn)代科學(xué)的飛速發(fā)展，無損檢測診斷技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
一、無損檢測技術(shù)
無損檢測是檢測技術(shù)的一個重要組成部分，它涉及材料和結(jié)構(gòu)件的均勻性、質(zhì)量和使用可靠性。它主要應(yīng)用在3個方面：定量掌握缺陷與強度的關(guān)系、評價構(gòu)件的允許負荷壽命或剩余壽命、檢測設(shè)備在制造和使用過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不完整性及缺陷情況，以便改進制造工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)故障，保證設(shè)備安全高效可靠運行。
現(xiàn)代無損檢測技術(shù)已經(jīng)向無損評價方向發(fā)展。
（一）射線檢測法
目前應(yīng)用比較廣泛的是射線照相法，它是利用各種材料對射線的投射性能及吸收、衰減程度的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察。
在汽車上主要用于檢測鑄件和焊接件的內(nèi)部質(zhì)量，如球墨鑄鐵的曲軸、凸輪軸、橋殼、輪轂等。
（二）滲透法
滲透探傷是一種表面的探傷方法，可以應(yīng)用于金屬或非金屬材料，使用黃綠色的熒光滲透液或紅色著色滲透液，由于滲透液的濕潤作用和毛細現(xiàn)象，進入表面開口缺陷，隨后被吸附和顯像，通過顯示放大缺陷圖像的痕跡，能夠用肉眼查出試件表面的開口缺陷。滲透檢測操作煩瑣、靈敏度低，廢液必須進行環(huán)保處理，達到國家標(biāo)準后方可排放。滲透檢測主要用于輔助檢測，如在汽車維修、汽車零部件性能試驗中使用。
（三）渦流檢測法
渦流檢測建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上，利用交變磁場作用下不同材料產(chǎn)生不同振幅和相位的渦流來檢測鐵磁性和非鐵磁性材料的物理性能缺陷和結(jié)構(gòu)。渦流檢測法能檢查金屬材料和構(gòu)件表面和近表面缺陷。檢測時并不要求探頭與工件接觸，這為實現(xiàn)高速自動化檢測提供了條件。渦流檢測技術(shù)與材料的鐵磁性無關(guān)，與材料的導(dǎo)電性相關(guān)，因此檢測范圍較廣，但是由于存在高頻激勵信號，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，信號處理較困難。目前應(yīng)用較多的是深層渦流、多頻渦流、脈沖渦流及遠場渦流技術(shù)。在汽車上一般用于檢測經(jīng)熱處理的轉(zhuǎn)向節(jié)及輪轂軸的軸孔、耐熱鋼與其它鋼通過摩擦焊接成的氣閥、氣閥環(huán)座、球頭銷以及套管形式的挺桿等。
（四）超聲檢測法
超聲檢測方法是利用超聲波在介質(zhì)中傳播的性質(zhì)來判斷工件和材料的缺陷和異常，能進行材料內(nèi)部探傷，并準確定位。由于超聲波在空氣中的衰減很大，要求工件表面光潔，利用耦合劑使聲波導(dǎo)入工件內(nèi)部。通過電磁或激光使材料內(nèi)部發(fā)生超聲波，與傳統(tǒng)超聲技術(shù)不同，無需耦合劑。在汽車上主要用于檢測球鐵鑄件的曲軸、半軸、合金鑄鐵的挺桿、鑲?cè)︿X活塞等。
（五）磁粉檢測法
磁粉檢測主要用于檢測零部件的表面缺陷。
對鐵磁性材料充磁后，如果內(nèi)部或表面存在裂紋等缺陷，必然會在工件表面產(chǎn)生出漏磁場，通過磁敏元件檢測出漏磁場的性質(zhì)就可以知道缺陷的性質(zhì)，由于磁場信號不受被測材料表面污染狀態(tài)的影響，不需清洗，因此檢測效率高。對材料表面、近表面、內(nèi)部裂紋以及銹蝕等缺陷信號檢測能力強，磁粉檢測幾乎不受零部件大小、形狀和部位的限制，且速度快、工藝簡單。
（六）激光全息檢測法
激光全息檢測是利用激光全息照相來檢測物體表面和內(nèi)部缺陷。物體在受到外界載荷作用下會產(chǎn)生變形，這種變形與物體是否有缺陷直接相關(guān)。
激光全息無損檢測是利用全息干涉技術(shù)，把相干性好的激光照射到物體表面，通過熱加載、流體壓力加載（正負壓力）、機械加載等方式使被檢物體表面產(chǎn)生微小變形，比較被檢物體加載前后兩組光波的形狀，根據(jù)干涉條紋有無異常變化判斷被減物體內(nèi)有無缺陷。全息計量干涉法有實時法、二次曝光法和時間平均法。常用的方法為前兩種，實時法確定加載條件，用二次曝光法進行記錄和分析。
二、無損檢測技術(shù)在汽車上的應(yīng)用
（一）汽車半軸超聲波檢測
半軸的折斷失效主要是由于高頻低應(yīng)力疲勞損壞，而工件內(nèi)部缺陷的存在是造成疲勞斷裂的重要原因之一。可采用超聲波對半軸的原材料及鍛造后的半成品進行水浸檢測。
診斷時，用探頭將高頻電脈沖轉(zhuǎn)化為超聲波，經(jīng)耦合劑進入半軸。當(dāng)入射波遇到缺陷（即異質(zhì)界面）時，由于其聲學(xué)性質(zhì)不同發(fā)生反向，反射聲束再經(jīng)探頭將超聲波轉(zhuǎn)化為高頻電脈沖，經(jīng)放大處理后，即可根據(jù)反射回波的位置、幅度、波形特征，來判斷半軸內(nèi)部缺陷的位置、大小及性質(zhì)等。
此方法的優(yōu)點是工件內(nèi)聲能量大，有利于提高探傷靈敏度和分辨率，探傷波形穩(wěn)定、清晰、再現(xiàn)性好；缺點是工件表面存在5cm左右的盲區(qū)。
（二）磁粉檢測法檢測零部件表面缺陷
利用磁粉的聚焦顯示鐵磁及其工件表面與近表面缺陷。汽車零件如曲軸、凸輪軸、連桿、橫直拉桿與球頭等大多數(shù)部件的檢查都采用了磁粉檢測技術(shù)。
磁粉檢測的原理是當(dāng)材料或工件被磁化后，材料表面或近表面存在的缺陷會使該處形成一漏磁場，此漏磁場將吸引在聚集檢驗過程中施加的磁粉，從而形成缺陷顯示。磁粉檢測的關(guān)鍵在于如何在被檢工件上建立磁場，由于被檢工件的尺寸形狀各異，必須正確選擇磁化的方法。
（三）激光全息檢測輪胎
輪胎是橡膠與布簾、尼龍絲等交疊制成的多層結(jié)構(gòu)，制作過程的交疊處易混入雜質(zhì)，出現(xiàn)氣泡、脫層等缺陷。常規(guī)儀器很難檢測出來，造成廢品出廠，形成事故隱患。
全息技術(shù)是利用光的干涉和衍射原理將物體發(fā)射的特定光波以干涉條紋的形式記錄，在一定條件下再現(xiàn)，形成物體逼真的三維影像。輪胎缺陷部位的大小可從全息圖的異?；儣l紋中確定，而部位的深度可通過異常條紋的間距大小確定。因為缺陷的深度與干涉條紋的間距成正比關(guān)系，缺陷越深，與輪胎檢查表面的距離越大，反映到表面上的位移就越小，這樣形成的干涉條紋間距更大，反之亦然。
由于輪胎表層下隱藏的缺陷種類和大小不一，要對輪胎適當(dāng)加載，使缺陷和結(jié)構(gòu)特性以表面局部畸變的形式表現(xiàn)出來。圖3所示方法是把光路系統(tǒng)布置在輪胎內(nèi)側(cè)，連同輪胎一起置于特制的真空罩內(nèi)進行減壓加載，進行照相檢查。
此外，在全息圖再現(xiàn)觀察時，再現(xiàn)干涉條紋對觀察方位比較敏感，全息圖中雖已記錄了缺陷的干涉條紋，有可能因觀察角度選擇的不合適發(fā)現(xiàn)不了，造成漏判現(xiàn)象。為此，可采用相全息照相方法檢驗。這樣在全息圖中既記錄了相全息圖，也記錄了散斑剪切圖，可用于檢測物體的三維位移和導(dǎo)數(shù)，提高了檢測精度。這是輪胎激光全息檢測的進一步發(fā)展。
三、無損檢測技術(shù)在汽車工業(yè)中的發(fā)展趨勢
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)也向快速化、標(biāo)準化、數(shù)字化、程序化和規(guī)范化的方向發(fā)展。高靈敏度、高可靠性、高效率的無損檢測診斷儀器和無損檢測診斷方法不斷出現(xiàn)。通用汽車近年來更是不惜巨資將現(xiàn)代機器人技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和CAD/CAM等技術(shù)與無損檢測技術(shù)有機結(jié)合，研究三維超聲掃查圖像，再現(xiàn)被測機構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量信息技術(shù)，將檢測過程貫徹到設(shè)計、制造以及使用的全過程，極大地提高了質(zhì)量控制能力。
目前，無損檢測技術(shù)主要用于成品的質(zhì)量檢測，包括車身、底盤，其中的焊接件、鍛造件、鑄造件等，這一領(lǐng)域的應(yīng)用相對廣泛又比較成熟。無損檢測技術(shù)除應(yīng)用在質(zhì)量檢測方面外，還應(yīng)充分發(fā)揮優(yōu)勢，結(jié)合汽車開發(fā)、售后質(zhì)量跟蹤等領(lǐng)域的需求，進行產(chǎn)品研究。無損檢測在汽車工業(yè)上的發(fā)展趨勢是建立完善的質(zhì)量管理體系、加強過程主動檢測技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，加強對新材料無損檢測技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。