常用检测技术

1、第三章材料成型和控制工程通用测试技术第一部分零件变形和应力状态检测测量应力状态经常使用电阻应变法。该方法首先用应变计测量拉伸，然后用霍克定律求出应力。此方法仅适用于测量弹性平面问题，即零件表面的弹性应力和变形。第一，变形检测和应力计算1，对于线应力状态单向应力状态，在应力方向上粘贴应变计以测量变形值，可以得出应力=e，e-所测试零件材料的弹性系数。2，平面应力状态，已知为主应力方向，沿主应力1和2方向(图3-1，P42)测量每个补片的变形值1和2，然后使用常规霍克法则得出主应力1和2以及最大切向应力，3，主要应力方向未知的平面应力状态通常可以通过测量直角变形花(图3-2，P43)、三角形变形花

2、(图3-3，P43)、分别测量变形值1、2、3轻松计算。在主应力max，min中，主方向的角度p和最大剪切应力max样式中的系数a、b、c参考表3-1 (p43)，4，选择点、面片和选择原则(1)点时，需要考虑以下问题：1)最大应力点通常发生在危险截面或应力集中。2)如果很难确定最大应力点，或者需要了解零部件应力分布的完整图，则通常会在正在研究的线段上更均匀地放置5-7个测量点。3)对于导致应力集中的零部件中的孔、槽或截面的急剧变化等某些区域，必须相应地添加测量点以了解应力变化。4)为了减少测量点的数量，可以利用结构和载荷的对称性和结构边界的特殊性。5)应使用比静态测试少的点数进行动态测试。必

3、须在反映杆件动态特性的关键部分上选择动态点。其次，残余应力的理论计算是残余应力检测的一个非常困难的问题。因此，工程主要依靠残余应力测量来获得残余应力数据。目前测量残余应力的方法可归纳为完全破坏、部分破坏和非破坏三类。金属结构和零件的无损电测方法主要有盲孔应力释放方法和磁弹性方法。1，盲孔应力释放原理：在均匀连续力的板上钻孔。使用图3-4(P45)中放置的电阻拉伸来获得应力1和其优点包括：1)只需在工作表面钻孔小而浅的盲孔，调查后可以推出盲孔，防止结构受损。2)检测到的工作量小，速度快。3)用小规电阻应变计测量的残余应力接近点应力，误差较小。2，磁弹性原理：利用磁场中磁化铁磁体材料的磁畸变效应检

4、测残余应力。也就是说，测量特定范围内每个方向的渗透率变化，以反映此区域的应力状态。第二节材料表面特性电气测量技术1，表面粗糙度测量1，接触表面轮廓器传统接触表面轮廓器一般为二维表面粗糙度检测装置(图a)图b)用于计算机控制的数字表面轮廓器。在现代电子和计算机高度发达的今天，确定检测精度、可靠性、检测范围的关键部件是触针本身和传感器和螺丝刀。(1)针理论上，触摸针末端的半径越小，就能区分更细微波长的平整度。但是实际上，针尖的半径不能无限小。针尖的形状和半径有国际标准。(2)传感器最常用的两种类型是线性差动变压器(图3-12a、P51)和激光干涉传感器(图3-12b、P51)。(3)驱动器通常与检

5、测到的零件(如电动机齿轮齿条、电动机滚珠螺钉、电动机皮带和滑动表)发生接触销的相对运动。，2，测试要求和条件(1)采样间隔是量化测试配置文件时水平方向量化的间隔。采样间隔通常采用相同的间隔形式，如图3-14(P52)所示。(2)样品长度是表面分析和计算的基本长度，粗糙度的参数计算通常在图3-14 (P52)所示的样品长度用l表示的一个取样长度中定义。(3)修剪长度模拟滤波器的修剪长度b(模拟系统实施的取样长度)为取样长度l(物理概念)。对于指定的剖切长度b，大于该长度的粗糙度零部件将被过滤或淡入。小于该长度的零部件将保留。图3-15a(P53)中所示的检测信号，图3-15b是过滤元件(中心线基

6、准)，图3-15c是过滤粗糙度信号。侦测时，根据切削表面性质，必须选取不同的准则(或范例长度)。(4)对一个曲面的长度模式的分析必须从几个采样长度的统计平均值角度考虑。多个样本长度的总和称为评估长度。(5)笔划表示一次测试中触针的水平移动距离。理论上，旅程就像评估长度，但实际上，必须包括评估减速所需的行程和长度的行程。(6)刀尖半径刀尖半径和刀尖角度都有国际标准。相对光滑的表面应该使用小针尖半径的触摸针，反之，大针尖半径的触摸针。(7)测试接触表面的力的力。国际标准中建议的静态测量力和动态变化力的范围列在表3-2(P54)中。(8)为了防止检测速度检测中针碰到峰时反弹或倒下，一般制造商推荐比较

7、保守的检测速度约为0.11mm/s。第二，涂层厚度测试通常采用无损检测(磁法、涡流法、超声波法、射线法、光学法、电容法、微波法、热电势法和石英振动法等)。磁性方法是使用涂层和基板之间的材料电导率。涡流法是使用材料的电导率。射线与材料原子系数不同的射线的吸收系数和后向散射系数也不同，如果需要根据特定条件和要求选择不同的方法(例如矩阵和叠加是同一类型的材料)，则磁法和涡流法检测叠加厚度更困难，在物理参数非常相似的情况下几乎无法检测到。图3-16(P55)是涡流渗氮层厚度测量电路框图，利用装有高频电流线圈的探头在测试样品表面生成高频磁场，导致金属内部产生涡流，由该涡流产生的磁场对探针内的线圈进行反作

8、用，从而使阻抗发生变化。第三节工件表面缺陷电测量技术1，磁探伤方法1，原理测试工件材料：磁金属。原理：工件有缺陷时，缺陷中的磁力线弯曲，工件表面发生漏磁现象。在工件表面撒上磁粉，表面漏磁时会发生磁粉聚集和定向现象，表明这里有缺陷。2，磁探伤方法(1)纵向磁化方法：通过引导检测到的工件外，给线圈供电并磁化，或将电磁铁的阳极放在与工件轴垂直的工件表面上，此时生成平行于工件轴方向的磁力线簇。它分为以下三种：1)磁轭磁化法将电磁铁磁轭插入工件中，然后打开电源使工件磁化(图3-20a，P57)。(2)线圈起始磁化方法，在被检查的工件上缠绕多个导体，打开电源，使工件磁化(图3-20b)。3)线圈端磁化方法

9、除了将线圈缠绕在正在检查的工件上外，还将铁轭接触到工件(图3-20c)。(2)圆周磁化：纵向磁化法生成的磁力线沿轴分布，不易检测轴向缺陷。为此，需要用圆周(水平)磁化方法进行测试。分为4种。1)直接电磁化方法直接通过被检查工件的低压大电流(图3-21a、P57)。2)中间贯通棒磁化方法如果工件是管状的，则可以使用非铁磁导体插入工件腔，通过电流磁化中空工件表面(图3-21b)。3)电缆磁化电流通过绕过圆形工件的专用电缆检测工件曲面沿轴分布的缺陷(图3-21c)。4)局部电磁化法大型工件的情况下，可以直接给检查的部分供电，局部磁化。(2)复合磁化：单磁化方法很难检查磁化方向上特定角度的缺陷。因此，

10、尖端磁性探伤仪通常将纵向和圆周磁化(复合磁化)应用于工件。分为两种类型。1)交叉，直流复合磁化方法将检查的工件放置在通过直流的螺旋管或铁轭的两个磁极之间，同时执行工件的交流圆周磁化(图3-22，P58)。(2)三相半波整流复合磁化方法利用相位差为120OC的三相半波整流电流，在相互垂直的三个方向上磁化工件。3，缺陷检查方法及缺陷特性(1)剩余磁场检查方法：检查工件的瞬间(小于0.5s)，停电后23次或1020s浸泡工件，慢慢去除，观察1 2分钟停止后表面形态的变化。(2)加磁场检测法对残留磁法难以检测的工件，必须考虑加磁场检测。湿式和干燥式两种方法。1)湿磁化与悬浮液的应用同时进行。2)根据干

11、燥法，将磁粉喷射到悬浮状态，在磁化区域轻放后检查。(3)磁缺陷检测的一般缺陷特征：一般缺陷包括不同大小、不同形状、不规则裂纹分布、矿渣、白点、松散点等。正确的判断(防止伪缺陷)要结合工艺综合考虑。2，涡流测试方法1，涡流测试方法原理和设备原理：包含交流电流的感应线圈接近导电工件时，线圈磁场的作用导致工件产生涡流(其大小等参数与工件的缺陷等有关)，涡流产生的反应磁场改变检测线圈的阻抗。因此，在固定条件下(如工件的形状尺寸和探针距离)，通过测量探针线圈阻抗的变化，可以确定被测试工件是否有缺陷。(1)涡流检测仪由振荡器、探针(感应线圈及其部件)、信号输出电路、放大器、信号处理器、显示器、电源等组成。

12、原理框图如下图所示。振荡器产生的各种频率的振荡电流通过检测线圈流动。线圈产生交变磁场，在工件中检测涡流。受工件电导率影响的涡流会改变测试线圈的电气特性。(2)涡流检测器的检测线圈可以分为以下三类，测试线圈与正在测试的工件的相互位置关系：1)交叉线圈插入工件并通过线圈内部检测。2)内部通过线圈插入工件内部进行检查。3)定位线圈(探针)检测时，将线圈放置在工件表面。2，测试图3-24(P61)中显示的管接头涡流；用于检测管件的探测线圈如图3-25(P61)所示。第四节工件内部缺陷电测量技术目前，金属内部缺陷检测的主要方法是x射线法和超声波法。首先，x射线探伤1，原理(图3-27，P62)光线通过工

13、件缺陷部分和缺陷部分后的光线强度比称为“着色”，用公式表示。其中-x射线是该材料中的衰退系数。X-缺陷厚度a-吸收层厚度，2，X-ray电视探测技术(图3-28，p62) X-ray电视探测渗透能力取决于X-ray机器的功率。功率越大，渗透力越强。第二，超声波探伤1，原理超声波探头发出的超声波可以反射缺陷，从原始探头或接收探头接收后，转换为电脉冲信号，从而确认放大器和扫描所指示的缺陷的存在，并进行位置和定性分析。，2，超声波探伤设备显示缺陷的方式，超声波探伤仪a型(指示缺陷的位置和大小)，b型(指示缺陷的替代形式)，c型(指示缺陷的平面图)。目前工业探伤中最常用的是a型脉冲反射超声波探伤仪(电

14、路配置图图3-29，P63)。3，缺陷判断(1)缺陷位置1)纵波计算方法(图3-30，P64)，其中t0-荧光屏，下边界脉冲间隔；T-荧光屏的边界脉冲和缺陷脉冲间隔；L0-工件厚度；L-缺陷和界面的距离。2)剪切波三角块比较方法(图3-31、P65)在反射脉冲与缺陷脉冲位置匹配时记录探针的中心位置，并测量相关大小(h、l)以确定缺陷的实际位置。3)由于面波检测位置表面或表面附近传播的面波，移动探头时，根据脉冲在扫描线上的自由位置，可以知道缺陷的位置。(2)缺陷定量1)测试块比较方法比较了从缺陷和测试块的相应人工平底缺陷反射的脉冲宽度，如果缺陷脉冲等于平底脉冲振幅，则缺陷大小等于测试块的平底大小。2)半波高法半波高法的本质是超声波脉冲在缺陷边缘反射时其能量减半。不管纵波探测或横波探测检查，如果发现缺陷，首先发现最大反射脉冲宽度a