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無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)工業(yè)上的應(yīng)用
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)上的應(yīng)用
無(wú)損檢測(cè)診斷技術(shù)是在不損傷被檢測(cè)對(duì)象的條件下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷存在所引起的對(duì)熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，來(lái)探測(cè)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(duì)缺陷的類(lèi)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(píng)價(jià)。隨著微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)的飛速發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)診斷技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
一、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
無(wú)損檢測(cè)是檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)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(gè)方面：定量掌握缺陷與強(qiáng)度的關(guān)系、評(píng)價(jià)構(gòu)件的允許負(fù)荷壽命或剩余壽命、檢測(cè)設(shè)備在制造和使用過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不完整性及缺陷情況，以便改進(jìn)制造工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，保證設(shè)備安全高效可靠運(yùn)行。
現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)向無(wú)損評(píng)價(jià)方向發(fā)展。
（一）射線檢測(cè)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(duì)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(lái)觀察。
在汽車(chē)上主要用于檢測(cè)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(rùn)作用和毛細(xì)現(xiàn)象，進(jìn)入表面開(kāi)口缺陷，隨后被吸附和顯像，通過(guò)顯示放大缺陷圖像的痕跡，能夠用肉眼查出試件表面的開(kāi)口缺陷。滲透檢測(cè)操作煩瑣、靈敏度低，廢液必須進(jìn)行環(huán)保處理，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后方可排放。滲透檢測(cè)主要用于輔助檢測(cè)，如在汽車(chē)維修、汽車(chē)零部件性能試驗(yàn)中使用。
（三）渦流檢測(cè)法
渦流檢測(cè)建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上，利用交變磁場(chǎng)作用下不同材料產(chǎn)生不同振幅和相位的渦流來(lái)檢測(cè)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(cè)法能檢查金屬材料和構(gòu)件表面和近表面缺陷。檢測(cè)時(shí)并不要求探頭與工件接觸，這為實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化檢測(cè)提供了條件。渦流檢測(cè)技術(shù)與材料的鐵磁性無(wú)關(guān)，與材料的導(dǎo)電性相關(guān)，因此檢測(cè)范圍較廣，但是由于存在高頻激勵(lì)信號(hào)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，信號(hào)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(yuǎn)場(chǎng)渦流技術(shù)。在汽車(chē)上一般用于檢測(cè)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(guò)摩擦焊接成的氣閥、氣閥環(huán)座、球頭銷(xiāo)以及套管形式的挺桿等。
（四）超聲檢測(cè)法
超聲檢測(cè)方法是利用超聲波在介質(zhì)中傳播的性質(zhì)來(lái)判斷工件和材料的缺陷和異常，能進(jìn)行材料內(nèi)部探傷，并準(zhǔn)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(guò)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(wú)需耦合劑。在汽車(chē)上主要用于檢測(cè)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(cè)法
磁粉檢測(cè)主要用于檢測(cè)零部件的表面缺陷。
對(duì)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(huì)在工件表面產(chǎn)生出漏磁場(chǎng)，通過(guò)磁敏元件檢測(cè)出漏磁場(chǎng)的性質(zhì)就可以知道缺陷的性質(zhì)，由于磁場(chǎng)信號(hào)不受被測(cè)材料表面污染狀態(tài)的影響，不需清洗，因此檢測(cè)效率高。對(duì)材料表面、近表面、內(nèi)部裂紋以及銹蝕等缺陷信號(hào)檢測(cè)能力強(qiáng)，磁粉檢測(cè)幾乎不受零部件大小、形狀和部位的限制，且速度快、工藝簡(jiǎn)單。
（六）激光全息檢測(cè)法
激光全息檢測(cè)是利用激光全息照相來(lái)檢測(cè)物體表面和內(nèi)部缺陷。物體在受到外界載荷作用下會(huì)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(wú)損檢測(cè)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(guò)熱加載、流體壓力加載（正負(fù)壓力）、機(jī)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(wú)異常變化判斷被減物體內(nèi)有無(wú)缺陷。全息計(jì)量干涉法有實(shí)時(shí)法、二次曝光法和時(shí)間平均法。常用的方法為前兩種，實(shí)時(shí)法確定加載條件，用二次曝光法進(jìn)行記錄和分析。
二、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用
（一）汽車(chē)半軸超聲波檢測(cè)
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(duì)半軸的原材料及鍛造后的半成品進(jìn)行水浸檢測(cè)。
診斷時(shí)，用探頭將高頻電脈沖轉(zhuǎn)化為超聲波，經(jīng)耦合劑進(jìn)入半軸。當(dāng)入射波遇到缺陷（即異質(zhì)界面）時(shí)，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(lái)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(diǎn)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(diǎn)是工件表面存在5cm左右的盲區(qū)。
（二）磁粉檢測(cè)法檢測(cè)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(chē)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(cè)技術(shù)。
磁粉檢測(cè)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(huì)使該處形成一漏磁場(chǎng)，此漏磁場(chǎng)將吸引在聚集檢驗(yàn)過(guò)程中施加的磁粉，從而形成缺陷顯示。磁粉檢測(cè)的關(guān)鍵在于如何在被檢工件上建立磁場(chǎng)，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(cè)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(guò)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(cè)出來(lái)，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常畸變條紋中確定，而部位的深度可通過(guò)異常條紋的間距大小確定。因?yàn)槿毕莸纳疃扰c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(lèi)和大小不一，要對(duì)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(lái)。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(jìn)行減壓加載，進(jìn)行照相檢查。
此外，在全息圖再現(xiàn)觀察時(shí)，再現(xiàn)干涉條紋對(duì)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(yàn)。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(cè)物體的三維位移和導(dǎo)數(shù)，提高了檢測(cè)精度。這是輪胎激光全息檢測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展。
三、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也向快速化、標(biāo)準(zhǔn)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(wú)損檢測(cè)診斷儀器和無(wú)損檢測(cè)診斷方法不斷出現(xiàn)。通用汽車(chē)近年來(lái)更是不惜巨資將現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD/CAM等技術(shù)與無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，研究三維超聲掃查圖像，再現(xiàn)被測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量信息技術(shù)，將檢測(cè)過(guò)程貫徹到設(shè)計(jì)、制造以及使用的全過(guò)程，極大地提高了質(zhì)量控制能力。
目前，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要用于成品的質(zhì)量檢測(cè)，包括車(chē)身、底盤(pán)，其中的焊接件、鍛造件、鑄造件等，這一領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)廣泛又比較成熟。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)除應(yīng)用在質(zhì)量檢測(cè)方面外，還應(yīng)充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，結(jié)合汽車(chē)開(kāi)發(fā)、售后質(zhì)量跟蹤等領(lǐng)域的需求，進(jìn)行產(chǎn)品研究。無(wú)損檢測(cè)在汽車(chē)工業(yè)上的發(fā)展趨勢(shì)是建立完善的質(zhì)量管理體系、加強(qiáng)過(guò)程主動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)新材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。