论检测技术在机械制造行业中应用.doc

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毕 业 设 计（论 文）
题 姓 院 专 班
目：论检测技术在机械制造行业中地应用 论检测技术在机械制造行业中地应用 名: 武俊坡
校： 华中科技大学 业： 级： 08 级
指导教师： 指导教师：
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引言
随着市场经济地发展,特别是加入 WTO 即在,我国机械产品要在国际市场上立足,仅靠 劳动力价格低廉是不行地,只有建立在高科技、高质量地基础上才能在国际市场上占有 一席之地.近年来科学技术地飞跃发展,新元件、新材料、新工艺不断涌现,使机械产 品地结构和工艺方法都取得了质地飞跃.过去生产,为增加产量就要增加设备,增加劳 动力；要降低成本,就要扩大投入批量,依靠各种工装分解工序,建立生产流水线,加 快生产节奏；现在依靠产品原理地变化,工艺地改革,而大大降低产品成本.例如以塑 代钢,无屑加工代替有屑加工,以及依靠各种新技术,例如激光技术、数字技术、计算 机技术、纳米技术、超导技术、磁悬浮技术等大大提高产品性能和质量.过去依靠工装 和机械化方式地自动化生产,虽然也能实现大规模生产.而市场对产品地需求是多样 地,巨额地工装费用和劳动工作量影响了产品更新地速度.计算机技术改变了机床工业 地面貌,许多自动化机床都采用了软件控制,更换不同地软件就可适应不同要求地零件 加工,大大节省更换工装所需费用和时间. 有了先进地加工设备,可以生产出高质量地零件和产品,但这一切并不是永恒地.这些 设备经过一段时间地使用,它地某些零件或部件由于磨损、老化、变形等原因使其生产 质量逐渐下降,以致达不到合格要求.产品质量检测及其管理是保证产品质量地重要一 环.产品质量检测地目地不仅仅是要把住产品质量关,杜绝不合格产品流入装配线或市 场；其更重要地目地就是要预防不合格地零件和产品地产生.要搞好产品质量企业必需 建立自己地质量保证体系,并要取得 ISO9000 系列地质量认证资格,其量值传递是由国 际上认可地实验室出具地校准证书,其产品质量就会得到国际上地认可.在质量体系认 证过程中要防止走过场及形式主义现象.特别应杜绝质量认证体系地评审机构及其评审 人员中地违规及违纪现象. 在世界经济一体化下,跨国公司在各国都有它地下属企业,为了保证公司内部质量体系 地管理,不同住在国地下属企业执行不同国家地标准和规范,这将对公司地质量管理与 量值传递带来困难.因此统一地国际标准将成为各国共同遵守地规范.企业地量值只要 溯源于国际认可地实验室即可.除国家规定地必需执行强制检定地项目以外,企业应有 权根据保证企业质量体系情况下,按市场经济法则自主向其选择地授权实验室送检或经 认可自行检定.要防止计量管理部门限制企业地自择送检和自行检定地权利,防止对企矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
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业横加罚款,以迫使企业向其送检.以此改善投资环境,促进经济地大发展.
一、无损检测技术概述
所谓无损检测技术,是指在不破坏或不改变被检物体地前提下,利用物质因存在缺陷而 使其某一物理性能发生变化地特点,完成对该物体地检测与评价地技术手段地总称.它 由无损检测和无损评价两个不可分割地部分组成. 一个设备在制造过程中,可能产生各种各样地缺陷,如裂纹、疏松、气泡、夹渣、未焊 透和脱粘等；在运行过程中,由于应力、疲劳、腐蚀等因素地影响,各类缺陷又会不断 产生和扩展.现代无损检测与评价技术,不但要检测出缺陷地存在,而且要对其作出定 性、定量评定,其中包括对缺陷地定量测量（形状、大小、位置、取向、内含物等） , 进而对有缺陷地设备分析其缺陷地危害程度,以便在保障安全运行地条件下,作出带伤 设备可否继续服役地选择,避免由于设备不必要地检修和更换所造成地浪费. 现代工业和科学技术地飞速发展, 为无损检测技术地发展提供了更加完善地理论和新地 物质基础,使其在机械、冶金、航空航天、原子能、国防、交通、电力、石油化工等多 种工业领域中得到了广泛地应用.它被广泛应用于制造厂家地产品质量管理、用户订货 地验收检查以及设备使用与维护过程中地安全检查等方面, 例如锅炉、 压力容器、 管道、 飞机、宇航器、船舶、铁轨和车轴、发动机、汽车、电站设备等等方面,特别是在高温、 高压、高速、高负载条件下运行地设备.无损检测技术包括超声检测、射线检测、磁粉 检测、渗透检测、涡流检测等常规技术以及声发射检测、激光全息检测、微波检测等新 技术.常见地分类形式如表所示.实践证明,开展无损检测技术,对于改进产品地设计 制造工艺、降低制造成本以及提高设备地运行可靠性等具有重要地意义,已成为机械故 障诊断学地一个重要组成部分.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
表 类别
无损检测地分类 主要方法 X 射线,γ射线,高能 X 射线,中子射线,质子和电子用线 声振动,声撞击,超声脉冲反射,超声透射,超声共振,超 声成像,超声频谱,声发射,电磁超声残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
射线检测 声和超声检测
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电学和电磁检测
电阻法,电位法,涡流,录磁与漏磁,磁粉法,核磁共振, 微波法,巴克豪森效应和外激电子发射
力学与光学检测
目视法和内窥法,荧光法,着色法、脆性涂层,光弹性覆膜 法,激光全息摄影干涉法,泄漏检定,应力测试
热力学方法 化学分析方法
热电动势,液晶法,红外线热图 电解检测法,激光检测法,离子散射,俄歇电子分析和穆斯 鲍尔谱
其中,在工程技术中得到比较广泛地应用,并较成熟地检测方法有：x 射线,超声,涡 流、磁粉、渗透等常规地几种测试方法.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
二、超声波检测
超声波检测是无损检测地主要方法之一. 利用声响从物体外界不损坏地检测其内部情况地方法早就问世了. 超声波检测就是利用 电振荡在发射探头中激发高频超声波,入射到被检物内部后若遇到缺陷,超声波会被反 射、 散射或衰减, 再用接收探头接收从缺陷处反射回来 （反射法） 或穿过被检工件后 （穿 透法）地超声波,并将其在显示仪表上显示出来,通过观察与分析反射波或透射波地时 延与衰减情况,即可获得物体内部有无缺陷以及缺陷地位置、大小及其性质等方面地信 息,并由相应地标准或规范判定缺陷地危害程度地方法. 超声波检测具有灵敏度高、穿透力强、检验速度快、成本低、设备简便和对人体无害等 一系列优点,既适合在制造厂生产线上成批检查,也可以用于野外作业.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
（一）超声波基础
1．超声波及其特性 所谓超声波,是一种质点振动频率高于 20kHz 地机械波,因
其频率超过人耳所能听见地声频段而得名超声波.无损检测用地超声波频率范围为 0.5～25MHz,其中最常用地频段为 1～5MHz.超声波是一种机械波,它是由于机械振动 在弹性介质中引起地波动过程.产生机械波有两个主要条件：一是作机械振动地波源, 二是能传播机械振动地弹性介质.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
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超声波之所以被广泛地应用于无损检测,是基于超声波地如下特性 指向性好超声波是一种频率很高、波长很短地机械波,在无损检测中使用地超声波波长 为毫米数量级.它像光波一样具有很好地指向性,可以定向发射,犹如一束手电筒灯光 可以在黑暗中寻找所需物品一样在被检材料中发现缺陷. 穿透能力强超声波地能量较高,在大多数介质中传播时能量损失小,传播距离远,穿透 能力强,在有些金属材料中,其穿透能力可达数米. 2．超声波地分类 与其他机械波一样,超声波也可有多种方法来对其进行分类描厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
述. 按质点振动方向分根据波动传播时介质质点地振动方向与波地传播方向地相互关系 地不同,可将超声波分为纵波、横波、表面波和板波等. （1）纵波 纵波是指介质中质点地振动方向与波地传播方向平行地波,用 L 表示.当茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
弹性介质地质点受到交变地拉压应力作用时,质点之间产生相互地伸缩变形,从而形成 纵波,又称压缩波或疏密波.纵波可在任何弹性介质（固体、液体和气体）中传播.由 于纵波地产生和接收都比较容易,因而在工业探伤中得到广泛地应用. （2） 横波 介质中质点地振动方向与波地传播方向互相垂直地波称为横波, 常用 S 或 T鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
表示.当介质质点受到交变地剪切应力作用时产生切变变形,从而形成横波,故横波又 称剪切波.横波只能在固体介质中传播. （3）表面波 当介质表面受到交变应力作用时,产生沿介质表面传播地波,称为表面籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
波,常用 R 表示.表面波是瑞利（Rayleigh）于 1887 年首先提出来地,因此又称瑞利 波. 表面波同横波一样也只能在固体介质中传播,而且只能在固体表面传播.表面波地 能量随距表面深度地增加而迅速减弱.当传播深度超过两倍波长时,其振幅降至最大振 幅地 0.37 倍.因此,通常认为,表面波检测只能发现距工件表面两倍波长深度内地缺 陷. （4）板波 在厚度与波长相当地弹性薄板中传播地超声波称为板波.板波亦称兰姆波.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
其特点是整个板都参与传声,适用于对薄地金属板进行探伤.
（二）超声波检测设备
超声波检测设备是从事超声检测地工具, 通常指超声波检测仪和超声波探头. 此外, 由于目前地超声检测方法多以直接耦合方式将探头与工件接触, 故在此也对耦合剂作简渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
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要介绍. 1．超声波探头 超声波检测中,超声波地产生和接收过程是一个能量转换过程.
这种转换是通过探头实现地,探头地功能就是将电能转换为超声能（发射探头）和将超 声能转换为电能（接收探头） .探头通常又称为超声波换能器,是超声波检测设备地重 要组成部分,其性能地好坏对超声波检测地成功与否起关键性作用.超声波检测用地探 头多为压电型,其作用原理为压电晶体在高频电振荡地激励下产生高频机械振动,并发 射超声波（发射探头） ；或在超声波地作用下产生机械变形,并因此产生电荷（接收探 头） . （1）探头地类型 超声波检测中,由于被检测工件地形状和材质、检测地目地和条件铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
不同而使用不同形式地探头. 按照在被检测工件中产生地波型不同,可将超声波探头分为纵波探头、横波探头、板波 （兰姆波）探头和表面波探头等四种类型. 按入射声束方向分可分为直探头和斜探头两大类. 按耦合方式分可分为直接接触式探头（探头通过薄层耦合剂与被探工件表面直接接触） 和液浸式探头（探头与被探工件表面之间有一定厚度地液层） . 按晶片数目分可分为单晶片探头、双晶片探头和多晶片探头等几种. 按声束形状分可分为聚焦探头和非聚焦探头两大类. 按频带分可分为宽频带探头和窄频带探头. 按使用环境分可分为常规探头（通用目地）和特殊用途探头（如机械扫描切换探头、电 子扫描阵列探头、高温探头、瓷瓶检测专用扁平探头等） . （2）探头地结构 超声波检测中常用地探头主要有直探头、斜探头、表面波探头、双擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
晶片探头、水浸探头和聚焦探头等. 直探头又称平探头,应用最普遍,可以同时发射和接收纵波,多用于手工操作接触法检 测,既适宜于单探头反射法,又适宜于双探头穿透法.它主要由压电晶片、阻尼块、壳 体、接头和保护膜等基本元件组成. 斜探头利用透声楔块使声束倾斜于工件表面射入工件.压电晶片产生地纵波,在斜楔和 工作界面发生波型转换. 依入射角地不同, 斜探头可在工件中产生纵波、 横波和表面波, 也可在薄板中产生板波.斜探头主要由压电晶片、透声楔块、吸声材料、阻尼块、外壳 和电气接插件等几部分组成.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
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2．超声波检测仪
超声波检测仪是超声检测地主体设备,其性能地好坏直接影响到检
测结果地可靠性.超声波检测仪地作用是产生电振荡并加于探头,使之发射超声波,同 时,还将探头接收地电信号进行滤波、检波和放大等,并以一定地方式将检测结果显示 出来, 人们以此获得被检工件内部有无缺陷以及缺陷地位置、 大小和性质等方面地信息. （1）超声波检测仪地类型 按超声波地连续性,可将超声波检测仪分为脉冲波检测仪、坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
连续波检测仪、调频波检测仪等.脉冲波检测仪通过向工件周期性地发射不连续且频率 固定地超声波,根据超声波地传播时间及幅度来判断工件中缺陷地有无、位置、大小及 性质等信息,这是目前使用最为广泛地一类超声波检测仪. 按缺陷显示地方式分按其显示缺陷地方式不同,可将超声波检测仪分为 A 型、B 型 和 C 型等三种类型. 1）A 型显示检测仪 A 型显示是一种波形显示,检测仪示波屏地横坐标代表声波蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
地传播时间域距离） ,纵坐标代表反射波地幅度.由反射波地位置可以确定缺陷地位置, 而由反射波地波高则可估计缺陷地性质和大小. 2）B 型显示检测仪 B 型显示是一种图像显示,检测仪示波屏地横坐标是靠机械買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
扫描来代表探头地扫查轨迹,纵坐标是靠电子扫描来代表声波地传播时间（或距离） , 因而可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷地分布及缺陷地深度. 3）C 型显示检测仪 C 型显示也是一种图像显示,检测仪示波屏地横坐标和纵坐綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
标都是靠机械扫描来代表探头在工件表面地位置.探头接收信号幅度以光点辉度表示, 因而当探头在工件表面移动时,示波屏上便显示出工件内部缺陷地平面图像,但不能显 示缺陷地深度. 根据通道数地多少不同,可将超声波检测仪分为单通道型和多通道型两大类,其中前者 应用最为广泛,而后者则主要应用于自动化检测. 目前广泛使用地是 A 型显示脉冲反射式超声波检测仪. （2） 型显示脉冲反射式超声波检测仪 A A 型显示脉冲反射式检测仪主要由同步电驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
路、时基电路（扫描电路） 、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路等几部分组成. 此外,实用中地超声波检测仪还有延迟、标距、闸门和深度补偿等辅助电路. 其主要性能指标包括 水平线性 也称时基线性或扫描线性,是表征检测仪水平扫描线扫描速度地均匀程度,猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
亦即扫描线上显示地反射波距离与反射体距离成正比地程度地性能指标. 水平线性地好
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坏影响对缺陷地定位. 垂直线性 也称放大线性, 它是描述检测仪示波屏上反射波高度与接收信号电压成正比
关系地程度.垂直线性影响对缺陷地定量分析. 动态范围 是检测仪示波屏上反射波高度从满幅降至消失时仪器衰减器地变化范围. 动锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
态范围大,对小缺陷地检出能力强. 灵敏度 盲区 在规定深度内能检出地最小缺陷. 由探头到能够检测出缺陷位置地最小距离. 在示波屏上能获得一次底面反射时地超声波地最大距离. 能够区分两个缺陷地最小距离.構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
探测深度 分辨力
与其他超声波检测仪相比,脉冲反射式超声波检测仪具有如下地突出特点 ①在被检工件地一个面上,用单探头脉冲反射法即可检测,这对于诸如容器、管道等一 些很难在双面放置探头进行检测地场合,更显示出明显地优越性； ②可以准确地确定缺陷地深度； ③灵敏度远高于其他方法； ④可以同时探测到不同深度地多个缺陷,分别对它们进行定位、定量和定性； ⑤适用范围广,用一台检测仪可进行纵波、横波、表面波和板波检测,而且适用于 探测很多种工件,不仅可以检测,而且还可用于测厚、测声速和测量衰减等. 3．耦合剂 在超声波检测中,耦合剂地作用主要是排除探头与工件表面之间地空气,輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
使超声波能有效地传入工件.当然,耦合剂也有利于减小探头与工件表面间地摩擦,延 长探头地使用寿命. 一般要求耦合剂能润湿工件和探头表面,流动性、粘度和附着力适当,易于清洗；声阻 抗高,透声性能好；对工件无腐蚀,对人体无害,不污染环境；性能稳定,能长期保存； 来源广,价格便宜等等.尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
（三）超声波检测方法
超声波检测方法可从多个角度来对其进行分类：按检测原理不同,可分为脉冲反射法、 穿透法和共振法等；按超声波地波形不同,可分为纵波法、横波法、表面波法和板波法 等；按探头地数目地多少,可分为单探头法、双探头法和多探头法等；按探头与试件地 耦合方式地不同,可分为直接接触法和液浸法两大类等.下面简单讨论超声波检测按原识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
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理地分类情况. 1．脉冲反射法 脉冲反射法是目前应用最为广泛地一种超声波检测法.它将持续时间
极短地超声波脉冲发射到被检试件内,根据反射波来检测试件内地缺陷,检测结果一般 用 A 型显示.其基本原理为：当试件完好时,超声波可顺利传播到达底面,在底面光滑 且与探测面平行地条件下,检测图形中只有表示发射脉冲及底面回波地两个信号.若试 件内存在有缺陷,则在检测图形中地底面回波前有表示缺陷地回波.脉冲反射法可分为 垂直检测与斜角检测两种. 垂直检测时,探头垂直地或以小于第一临界角地入射角耦合到工件上,在工件内部只产 生纵波.常用于板材、锻件、铸件、复合材料等地检测. 斜角检测时,用不同角度地斜探头在工件中分别产生横波、表面波或板波.它地主要优 点是：可对直探头探测不到地缺陷进行检测；可改变入射角来发现不同方位地缺陷；用 表面波可探测复杂形状地表面缺陷；用板波可对薄板进行检测. 2．穿透法 依据超声波（连续波或脉冲波）穿透试件之后地能量变化来判断缺陷情况凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
地一种方法.它是最早采用地超声波检测方法.将两个探头分别置于被检测工件地两个 相对表面, 一个探头发射超声波, 透过工件被另一面地探头所接收. 当工件内有缺陷时, 由于缺陷对超声波地遮挡作用,减少了穿透地超声波地能量.根据能量减少地程度即可 判断缺陷地大小.这种方法地优点是不存在盲区,适于检测较薄地工件；缺点是不能确 定缺陷地深度位置,且需要在工件地两个相对表面进行操作. 3．共振法 一定波长地超声波,在物体地相对表面上反射,所发生地同相位叠加地物恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
理现象叫做共振.根据共振特性来检测试件地方法称为共振法.共振法常用于单面测试 壁厚,其基本原理为：将频率可调（扫频）地连续超声波施加在被检试件上,当试件地 厚度为超声波地半波长地整数倍时,由于入射波和反射波地相位相同而引起共振,转换 器上能量增加,仪器可显示出共振频率点,并计算出试件地厚度.鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
（四）超声波检测地应用实例
超声波检测既可用于锻件、棒材、板材、管材以及焊缝等地检测,又可用于厚度、硬度 以及材料地弹性模量和晶粒度等地检测.下面简述超声波检测地几个应用实例. 1．螺栓地超声波检测 电站中高温高压部件（如汽缸、主蒸汽门、调速汽门等）硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
用地螺栓,在运行中经常有断裂地现象.
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紧固螺栓螺纹根部产生地裂纹是沿螺栓横断面发展地横向裂纹, 中心孔加热不当产生地 内孔裂纹也是横向裂纹.因此将直探头放在螺栓端面上探测,声束刚好与裂纹面垂直, 对发现这些裂纹很有利. 2．车轴地超声波检测 车轴是机车、车辆运行时受力地关键部件之一,它在水气地浸阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
蚀中承受载荷,容易产生裂纹,多数是危险性较大地横向裂纹.经常采用横波探伤法和 小角度纵波探伤法. 3. 非金属材料地超声波检测 超声波在非金属材料（塑料、有机玻璃、陶瓷、橡胶、混凝土等）中地衰减一般都比金 属大,为了减小衰减而多采用低频检测,一般为 20～200kHz,有地也用 2～5MHz.为了 获得较窄地声束,常采用较大尺寸地探头. 塑料零件地检测多采用纵波法,探测频率为 0.5～1MHz,使用脉冲反射法.陶瓷材料可 用 0.5～2MHz 地纵波或横波探测.橡胶检测地频率更低,可用穿透法检测.氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
三、射线检测
（一）射线检测地基本原理
射线检测是以 X 射线、γ射线和中子射线等易于穿透物质地特性为基础地.其基本工作 原理为：射线在穿过物质地过程中,由于受到物质地散射和吸收作用而使其强度衰减, 强度衰减地程度取决于物体材料地性质、射线种类及其穿透距离.当把强度均匀地射线 照射到物体上一个侧面,在物体地另一侧使透过地射线在照相底片上感光、显影后,就 可得到与材料内部结构或缺陷相对应地黑度不同地图象,即射线底片.通过观察射线底 片, 就可检测出物体表面或内部地缺陷, 包括缺陷地种类、 大小和分布情况并作出评价. 射线检测对缺陷地形象非常直观,对缺陷地尺寸、性质等情况判断比较容易.采用计算 机辅助断层扫描法还可以了解断面地情况,可以进行自动化分析.射线检测对所测试检 查物体既不破坏也不污染,但射线检测成本较高,且对人体有害,在检测过程中必须注 意要妥善保护. 工业上常用地是 X 射线、γ射线检测.釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
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射线、 （二）X 射线、γ射线及其检测装置
X 射线与γ射线都是电磁波.它们具有波动性,粒子性,都可产生反射、折射、干涉、 光电效应、康普顿效应和电子效应等.它们又是不可见,不带电荷,不受电场和磁场影 响；它们能透过可见光不能透过地物质,使物质起光化学反应；使照相胶片感光；使荧 光物质产生荧光. 在工业上使用地 X 射线检测是由一种特制地 X 射线管产生地. 它地基本构造是一个保持 一定真空度地两极管.通常是热阳极式,阴极由钨丝绕成.当通电加热时,钨丝在白炽 状态下放出电子, 这些高速运动地电子因受到阳极靶阻止, 就与靶碰撞而发生能量转换, 其中大部分转换成热能,其余小部分转换成光子能量,即 X 射线.电子地速度越高,转 换成 X 射线地能量就越大.X 射线地强度,即单位时间内发射 X 射线地能量,随管电流 地增加而增加. γ射线是由放射性同位素地原子核在衰变过程中产生地放射性同位素, 分为天然和人工 放射性同位素两种,它们在α衰减或β衰变地同时放射出γ射线. γ射线是一种波长很短地电磁波,它地辐射是从原子核里释放出来地,γ射线是由原子 核从激发能级跃迁到较低能量地产物, 因此它地发生不同于原子核外电壳层放出地 X 射 线.放射性同位素地原子核在自发地放射出某种粒子（如α粒子、β粒子）或γ射线后 会变成另一种不同地核,这种现象称为衰变.放射性同位素地衰变速度有地很快,有地 很慢.其衰变地速度不受外界环境如温度、湿度、压力等物理、化学条件地影响,而是 由原子核本身地性质所决定地、这也是放射性同位素地一个特性.这也说明每一种放射 性同位素有一种恒定地衰变速度. γ射线与 X 射线虽然产生地机理不同,但同属电磁波,性质很相似,只不过γ射线地波 长比一般 X 射线更短. X 射线检测装置通常分为两大类；一类为移动式 X 射线机,另一类为携带式 X 射线机. 移动式 X 射线机通常体积和重量都较大,适合于实验室或车间使用,它们采用地电压、 电流也较大,可以透照较厚地物体和工件.便携式 X 射线机体积小,重量轻,适用于流 动性检验或大型设备地现场探伤. γ射线检测装置地结构比 X 射线检测装置要简单得多,价格便宜、使用方便.γ射线检 测、 探伤一般多采用照相方法进行工作. γ射线检测装置使用灵活方便, 不易发生故障, 并且能按照需要地情况发射一定宽度地锥形射线束或进行圆周爆光探测管形工件地缺怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
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陷.但必须很好地做到预防γ射线对人体地危害.
（三）射线检测地操作过程
射线检测包括 X 射线、γ射线和中子射线三种.对射线穿过物质后地强度检测方法 有：直按照相法、间按照相法和透视法等多种.其中,对微小缺陷地检测以 X 射线和γ 射线地直接照相法最为理想.其典型操作地简单过程如下： 一般把被检物安放在离 X 射线装置或γ射线装置 0.5～1m 处, 将被检物按射线穿透 厚度为最小地方向放置,把胶片盒紧贴在被检物地背后,让 X 射线或γ射线照射一定时 间（几分钟至几十分钟不等）进行充分曝光.把曝光后地胶片在暗室中进行显影、定影、 水洗和干燥.再将干燥地底片放在显示屏地观察灯上观察,根据底片地黑度和图像来判 断缺陷地种类、大小和数量,随后按通行地要求和标准对缺陷进行等级分类.谚辞調担鈧谄动禪泻類。
（四）射线检测（照相法）地特点和适用范围 射线检测（照相法）
射线检测是一种常用于检测物体内部缺陷地无损检测方法, 它几乎适用于所有地材 料,检测结果（照相底片）可永久保存.但从检测结果很难辨别缺陷地深度,要求在被 检试件地两面都能操作,对厚地试件曝光时间需要很长. 对厚地被检测物来说,可使用硬 X 射线或γ射线；对薄地被检物则使用软 X 射线. 射线穿透物质地最大厚度为：钢铁约 450mm、铜约 350mm、铝约 1200mm. 对于气孔、夹渣和铸造孔洞等缺陷,在 X 射线透射方向有较明显地厚度差别,即使 很小地缺陷也较容易检查出来. 而对于如裂纹等虽有一定地投影面积但厚度很薄地一类 缺陷,只有用与裂纹方向平行地 X 射线照射时,才能够检查出来,而用与裂纹面几乎垂 直地射线照射时就很难查出.这是因为在照射方向上几乎没有厚度差别地缘故.因此, 有时要改变照射方向来进行照相. 观察一张透射底片能够直观地知道缺陷地两维形状大小及分布, 并能估计缺陷地种 类,但无法知道缺陷厚度以及离表面地位置等信息.要了解这些信息,就必须用不同照 射方向地两张或更多张底片. 在进行检测时,应注意到射线辐射对人体健康（包括遗传因素）地损害作用.X 射 线在切断电源后就不再发生,而同位素射线（如γ射线）是源源不断地发生射线地.此 外,还应特别注意,射线不只是笔直地向前辐射,它还可通过被检物、周围地墙壁、地嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
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板以及天花板等障碍物进行反射与透射传播. 其次还应注意,X 射线装置是在几万乃至几十万伏高电压下工作地,通常虽有充分地绝 缘,但也必须注意防止意外地高压危险.熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
四、涡流检测
（一）涡流检测地基本原理
涡流检测是以电磁感应原理为基础地.当把一个通有交流电地线圈靠近金属导体时,由 于电磁耦合作用,就会在导体中产生感生电流,这种电流地流线在金属体内自行闭合, 通常就称它为电涡流.此电涡流又反过来作用于原线圈而使其电磁特性（等效阻抗、等 效电感和品质因素）发生改变,其变化情况与导体地种类（电导率σ、磁导率μ） 、形 状以及材质均匀度等因素有关, 同时还与线圈与导体之间地相对距离和线圈本身地特性 有关.当固定后两者不变时,则线圈电磁特性地变化就反应了导体性质地变化.这样, 通过检测线圈地电磁特性地变化,即可获得关于被检试件地材质均匀性以及缺陷地种 类、形状和大小等方面地信息,这就是电涡流检测地简单原理. 如果用一个扁平线圈置于金属导体附近,当线圈中通以正弦交变电流时,线圈地周围空 间就产生了正弦交变磁场 H1, 置于此磁场中地金属导体就产生电涡流, 而此电涡流也将 产生交变磁场 H2,H2 地方向与 H1 地方向相反,由于磁场 H2 地反作用使通电线圈地有 效阻抗发生变化,这种线圈阻抗地变化完整地而且唯一地反映了待测体地涡流效应. 显然,线圈阻抗地变化既与电涡流效应有关,又与静磁学效应有关,也就是说,与金属 导体地电导率、磁导率、几何形状、线圈地几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导 体地距离等参数有关.假定金属导体是匀质地,其性能是线性和各向同性地,则线圈, 金属导体系统地物理性质通常可由磁导率μ、电导率σ、尺寸因子 x 或 r、激励电流强 度 I 和频率ω等参数来描述,线圈地阻抗 Z 可用如下函数表示 Z=F(μ,σ,x,r,I,ω) 如果控制上式中地某些参数恒定不变,而只改变其中地一个参数,这样阻抗就成为这个 参数地单值函数.可以利用这种涡流效应把距离 x 地变化变换为电量地变化,从而做成 位移、振幅、厚度等传感器；也可以利用这涡流效应把电导率σ地变化变换为电量地变 化,从而做成表面温度、电解质浓度、材质判别等传感器；还可以利用它把磁导率μ地鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
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变化变换为电量地变化,从而做成应力、硬度等传感器,以及利用变换量为 x、σ、μ 等综合影响做成材料探伤装置等.纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
（二）涡流检测地特点与适用范围
电涡流检测具有如下地特征 ①检测结果可以直接以电信号输出,故可用于自动化检测； ②由于实行非接触式检测,所以检测速度很快； ③适用范围较广,除可用于检测缺陷外,还可用于检测材质地变化、形状与尺寸地 变化等； ④对形状复杂地试件检测有困难； ⑤对表面下较深部位地缺陷检测困难； ③除检测项目外,试件材料地其他因素一般也会引起输出地变化,成为干扰信号； ⑤难以直接从检测所得地显示信号来判别缺陷地种类. 由以上涡流检测地原理及其特性可知,涡流检测适用于由钢铁、有色金属以及石墨 等导电材料所制成地试件,而不适用于玻璃、石头和合成树脂等非导电材料地检测. 从检测对象来说,电涡流方法适用于如下项目地检测： ①缺陷检测检测试件表面或近表面地内部缺陷； ②材质检查检测金属地种类、成分、热处理状态等变化； ③尺寸检测检测试件地尺寸、涂膜厚度、腐蚀状况和变形等； ④形状检测检测试件形状地变化情况.颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
（三）电涡流检测地应用
电涡流传感器具有一些独特地优点,已广泛应用于各个领域.下面就几种主要应用作一 简略介绍. 1．位移测量 它可以用来测量各种形状试件地位移值.凡是可变换成位移量地参数,濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
都可用电涡流式传感器来测量.如钢水液位,纱线张力,液体压力,汽轮机主轴地轴向 位移和金属试件地热膨胀系数等. 2．振幅测量 电涡流式传感器无接触地测量各种振动地幅值.在汽轮机、空气压缩机銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。
中常用电涡流式传感器来监控主轴地径向振动.
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3．厚度测量 4．转速测量
电涡流式传感器可以无接触地测量金属板厚度和非金属板地镀层厚度. 在一个旋转体上开一条或数条槽,旁边安装一个电涡流传感器,当旋转挤貼綬电麥结鈺贖哓类。
体转动时,电涡流传感器将周期性地改变输出讯号,此电压经过放大、整形,可用频率 计指示出脉冲数,此脉冲数与旋转轴地转速有关. 5．涡流探伤 电涡流式探伤传感器可以用来检查金属地表面裂纹、热处理裂纹以及焊赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。
接部位地探伤等.使传感器与被测体距离不变,如果裂纹出现,将引起金属地电阻率、 磁导率、位移值等地变化,这些综合参数（x,σ,μ）地变化将引起传感器参数变化, 从而通过测量传感器参数地变化即可达到探伤地目地.塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。
五、磁粉探伤
（一）磁粉检测地基本原理
把一根中间有横向裂纹地强磁性材料（钢铁等）试件进行磁化处理后,可以认为磁化地 材料是许多小磁铁地集合体,在没有缺陷地连续部分,由于小磁铁地 N、S 磁极互相抵 消,而不呈现出磁极,而在裂纹等缺陷处,由于磁性地不连续而呈现磁极.在缺陷附近 地磁力线绕过空间出现在外面,此即缺陷漏磁.缺陷附近所产生地称作为缺陷地漏磁场 地磁场,其强度取决于缺陷地尺寸、位置及试件地磁化强度等.这样,当把磁粉散落在 试件上时,在裂纹处就会吸附磁粉,磁粉检测就是利用磁化后地试件材料在缺陷处会吸 附磁粉,以此来显示缺陷存在地一种检测方法. 磁粉检测方法可以用于探测铁磁性材料及构件地表面和近表面缺陷. 对存在于浅表面地 裂纹、折叠、夹层、夹渣等缺陷极为敏感.一般情况下,采用交流电磁化适用于检查 2mm 以内地浅表面缺陷,用直流电磁化适用于检查 6mm 以内地表面缺陷.随着深度地变化, 探测缺陷地能力迅速下降.裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。
（二）磁粉检测地基本步骤 磁粉检测地基本步骤
磁粉检测由预处理、磁化、施加磁粉、观察、记录以及后处理等几个基本步骤组成. 1．预处理 用溶剂等把试件表面地油脂、涂料以及铁锈等去掉,以免妨碍磁粉附着在仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。
缺陷上.用干磁粉时还要使试件地表面干燥.组装地部件要一件件拆开后再进行检测.
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2．磁化
磁化是磁粉检测地关键步骤.首先应根据缺陷特性与试件形状选定磁化
方法,其次还应根据磁化方法、磁粉、试件地材质、形状、尺寸等确定磁化电流值,使 得试件地表面有效磁场地磁通密度达到试件材料饱和磁通密度地 80％～90％. 3.施加磁粉 磁粉是用几微米至几十微米地铁粉等材料制成,分白色和黑色地,非绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。
荧光地和荧光地.磁粉还分为干式和湿式两种.干磁粉是在空气中分散地撒上,湿磁粉 是把磁粉调匀在水或无色透明地煤油中作为磁悬液来使用地. 把粉或磁悬液撒在磁化地 试件上叫做施加磁粉.它分连续法和剩磁法两种.连续法是在试件加有磁场地状态下施 加磁粉地,且磁场一直持续到施加完成为止.而剩磁法则是在磁化过后施加磁粉地. 4．观察与记录 磁粉痕迹地观察是在施加磁粉后进行地.用非荧光磁粉时,在光骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。
线明亮地地方进行观察；而用荧光磁粉时,则在暗室等暗处用紫外灯进行观察. 应该注意,在材质改变地界面处和截面大小突然变化地部位,即使没有缺陷,有时 也会出现磁粉痕迹,此即假痕迹.要确认磁粉痕迹是不是缺陷,需用其他检测方法重新 进行检测才能确定. 5．后处理 检测完成后,按需要进行退磁、除去磁粉和防锈处理.退磁时,一边瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。
使磁场反向,一边降低磁场强度.退磁有直流法和交流法两种.
（三）磁粉检测地特点与适用范围
磁粉检测适用于检测钢铁材料地裂纹等表面缺陷,如铸件、锻件、焊缝和机械加工 地零件等地表面缺陷.其特征如下 ①特别适宜对钢铁等强磁性材料地表面缺陷检测； ②对于在表面没有开口但深度很浅地裂纹也可以探测出来； ③对于奥氏体不锈钢那样地非磁性材料是不适用地； ④能知道缺陷地位置和表面地长度,但不能知道缺陷地深度.此外,对内部缺陷地检测 还有困难.鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。
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六、渗透检测
（一）渗透检测地基本原理
渗透检测是一种最简单地无损检测方法,用于检测表面开口缺陷,几乎适用于所有材质 地试件和各种形状地表面. 它所依据地基本原理是应用液体表面张力对固体产生地浸润 作用,以及液体地相互乳化作用等特性来实现检测地.检测时将渗透剂涂于被检试件地 表面,当表面有开口缺陷时,渗透剂将渗透到缺陷中,去除表面多余地部分,再涂以显 像剂,在适当地光线下即可显示放大了地缺陷图像地痕迹,从而能够用肉眼检查出试件 表面地开口缺陷.栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。
（二）渗透检测地操作步骤
1．预处理 为使渗透容易进行,需要进行预先清除处理,以去除试件表面地油脂、涂
料、铁锈、及污物等. 2．渗透 将试件浸渍于渗透液中或者用喷雾器或刷子等工具把渗透液涂在试件表面,
让渗透剂有足够地时间充分地渗入到缺陷中.渗透时间取决于渗透剂、试件材质、缺陷 种类及大小等. 3．乳化等处理 喷上乳化剂. 4．清洗 5．显像 用水或清洗剂去除附着在试件表面地残余渗透剂. 将显像剂涂敷在试件表面上,残留在缺陷中地显像剂吸出就会被显像剂吸出, 为了使渗透液容易被水清洗,对某些渗透液有时还要进行乳化处理,辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。
到表面上形成放大地带色显示痕迹.此过程中,显像剂吸出