紧固件作为常见的机械零部件,在机械联接和传动中有着重要地位,可广泛应用于机械、模具、汽车、航空航天、仪器仪表、建筑等领域。作为结构件的基本单元,紧固件在工作中可能会出现裂纹、腐蚀、凹坑以及人为损伤等缺陷,将严重威胁着现有结构的安全性和可靠性。
以非常贴近我们日常生活的汽车为例,串联起汽车关键零部件的紧固件一旦腐蚀断裂失效,轻则汽车故障,重则出现人员伤亡。光是在2020年,连奔驰、捷豹路虎、特斯拉等豪车都没有逃过因为紧固件缺陷有可能引起事故而被召回的紧急事件。
各位的爱车有没中招呢?
在这个对紧固件的质量要求日益严苛的时代,无损检测已成为紧固件原材料挑选及生产制造的必要工序!
无损检测方法能筛查出不合格的紧固件产品及原材料,进而降低成本,改进生产制造工艺,提高产品的可靠性。但是,提起检测,还得从缺陷的分类开始说起。
紧固件缺陷主要分为生产制造过程产生的缺陷和原材料的缺陷。
生产制造过程产生的缺陷
生产制造过程中,镦制(冷镦、热镦、冲压等)加工可能导致拉痕、裂纹、折叠等缺陷。例如,磨削加工可能导致磨削裂纹,滚压螺纹可能导致折叠,热处理过程可能导致淬火裂纹。
原材料的缺陷
紧固件原材料(棒材、线材、管材等)的直径较小,受原材料制造工艺的限制,缺陷位置主要集中在表面和近表面,缺陷类型主要为折叠、分层、裂纹和非金属夹杂物等。
对应不同的缺陷,应使用不同的检测方法。比如,生产制造过程产生的缺陷应选用磁粉检测、渗透检测;原材料的缺陷则应选用涡流检测、超声检测。下面就为大家详细讲解这四种紧固件常用的无损检测方法!
磁粉检测
磁粉检测主要应用于金属铸件、锻件和焊缝的检测。
可发现表面及近表面缺陷(如裂纹、夹杂、发纹、折叠、气孔、疏松等),能直观显示缺陷的形状、位置和大小,并可大致判断缺陷的性质,具有很高的检测灵敏度,可检测的缺陷最小宽度为1μm左右。只要方法正确,几乎可以检测到紧固件表面的各个部位,检测速度快,操作方便,费用低廉,特别适用于检测铁磁性材料紧固件的各种表面及近表面的纵向缺陷。
但是,对于不同类型的紧固件,磁粉检测的方法又有细分。例如,对于螺旋、螺桩、销轴类长径比较大的紧固件,纵向缺陷应采用直接通电法,周向缺陷应采用线圈纵向磁化法;对于螺母、衬套、管接头、环形件、轴承圈等中空的紧固件,应采用中心导体法。
局限:只能检测铁磁性金属材料的紧固件,不能检测奥氏体不锈钢、铝、铜、镁、钛等非磁性材料的紧固件。
注意:紧固件表面的覆盖层会对检测灵敏度产生不良影响。
渗透检测
渗透检测主要应用于有色金属和黑色金属材料的铸件、锻件、焊接件、粉末冶金件以及塑料件的检测,是非铁磁性材料的最佳选择。
可检测各种非疏孔性材料的表面开口缺陷,检测结果不受紧固件的形状、大小、组织结构、化学成分和缺陷方位的影响,缺陷显示直观。检测灵敏度高,可检测出宽0.5μm、深10μm、长1mm左右的缺陷,且一次可检查出各种方向的缺陷。由于渗透检测速度快,大批紧固件可以同时进行批量检验,从而实现100%检验。
局限:只能检测出紧固件表面开口的缺陷,不适用于检测多孔性或疏松材料制成的零件和表面粗糙的紧固件。
注意:渗透检测难以确定缺陷的实际深度,因而很难对缺陷做出定量评价。紧固件表面浅而宽的缺陷容易被漏检,且在检测的过程中,碳钢、合金钢易产生锈蚀。此外,检测结果受操作者的影响也较大。
涡流检测
涡流检测主要应用于导电管材、棒材、线材的探伤和材料分选,由紧固件制造商使用。
可用于原材料表面及近表面质量的复验,另外还能用于不同材料的分选(混料的识别)。它的优势是检测速度快,线圈与紧固件不直接接触,无需耦合剂,对表面无污染和损伤,易于实现现代化的自动检测。因此特别适合对管、棒材的检测,一般每分钟可检测几十米。
局限:只适用于导电材料;对形状复杂的紧固件难以实施检查。
注意:采用外穿过式线圈检测时,线圈覆盖的是棒材、管材上一段长度的圆周,获得的信息是整个圆环上影响因素的累计结果,对缺陷处圆周的具体位置无法判断。并且,检测结果的准确性取决于检测人员的水平。
超声检测
超声检测主要应用于板材、棒材、管材、锻件、焊接件及铸件的缺陷检测,由原材料制造商使用。
非常适用于大厚度工件的面状缺陷,如分层、裂纹、未熔合、未焊透、空心等。并且,当缺陷的延伸面垂直于超声波束时,最利于超声检测的进行。
局限:检测时需要采用适当的耦合方式,才能将超声施加到紧固件中并接收紧固件的超声信号,因此超声检测要求紧固件的表面粗糙度应限制在一定的范围。
注意:常规超声检测通过获取的波形来判断缺陷,但只能给出缺陷的当量尺寸,难以判断缺陷性质,因此,不适用于紧固件成品的检测。
总而言之,掌握好上文提到的几个主要的辨别点(如铁磁性材料、导电材料、大厚度工件),根据缺陷类型、紧固件特点和无损检测方法的适用性,在保证灵敏度的前提下,灵活选择经济、高效的无损检测方法。
