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汽车维修中探伤方法的选取

工业无损探伤的方法很多,目前国内外蕞常用的探伤方法有五种,即人们常称的五大常规探伤方法。本文将首先介绍五大常规探伤方法及其特点,并结合汽车维修中的特定条件和需求,选出更适合于汽车维修的探伤方法。

一、五大常规探伤方法概述

  五大常规方法是指射线探伤法、超声波探伤法、磁粉探伤法、涡流探伤法和渗透探伤法。

1
、射线探伤方法

  射线探伤是利用射线的穿透性和直线性来探伤的方法。这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知,但它可使照相底片感光,也可用特殊的接收器来接收。常用于探伤的射线有x光和同位素发出的γ射线,分别称为x光探伤和γ射线探伤。当这些射线穿过(照射)物质时,该物质的密度越大,射线强度减弱得越多,即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时,若用照相底片接收,则底片的感光量就小;若用仪器来接收,获得的信号就弱。因此,用射线来照射待探伤的零部件时,若其内部有气孔、夹渣等缺陷,射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多,其强度就减弱得少些,即透过的强度就大些,若用底片接收,则感光量就大些,就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影;若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。由此可见,一般情况下,射线探伤是不易发现裂纹的,或者说,射线探伤对裂纹是不敏感的。因此,射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷蕞敏感。即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤,而不适宜面积型缺陷探伤。

2
、超声波探伤方法

  人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20Hz20kHz,即音(声)频。频率低于20 Hz的称为次声波,高于20 kHz的称为超声波。工业上常用数兆赫兹超声波来探伤。超声波频率高,则传播的直线性强,又易于在固体中传播,并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射,这样就可以用它来探伤。通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触,探头则可有效地向工件发射超声波,并能接收(缺陷)界面反射来的超声波,同时转换成电信号,再传输给仪器进行处理。根据超声波在介质中传播的速度(常称声速)和传播的时间,就可知道缺陷的位置。当缺陷越大,反射面则越大,其反射的能量也就越大,故可根据反射能量的大小来查知各缺陷(当量)的大小。常用的探伤波形有纵波、横波、表面波等,前二者适用于探测内部缺陷,后者适宜于探测表面缺陷,但对表面的条件要求高。

3
、磁粉探伤方法

  磁粉探伤是建立在漏磁原理基础上的一种磁力探伤方法。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时,在其(磁性)不连续处将产生漏磁场,形成磁极。此时撒上干磁粉或浇上磁悬液,磁极就会吸附磁粉,产生用肉眼能直接观察的明显磁痕。因此,可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况。磁粉探伤法可探测露出表面,用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷,也可探测未露出表面,而是埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷,但对面积型缺陷更灵敏,更适于检查因淬火、轧制、锻造、铸造、焊接、电镀、磨削、疲劳等引起的裂纹。

  磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种,有用磁粉显示的,也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤,因它显示直观、操作简单、人们乐于使用,故它是蕞常用的方法之一。不用磁粉显示的,习惯上称为漏磁探伤,它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷,它比磁粉探伤更卫生,但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷,因此,人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤,其设备称为磁力探伤设备。

4
、涡流探伤方法

  涡流探伤是由交流电流产生的交变磁场作用于待探伤的导电材料,感应出电涡流。如果材料中有缺陷,它将干扰所产生的电涡流,即形成干扰信号。用涡流探伤仪检测出其干扰信号,就可知道缺陷的状况。影响涡流的因素很多,即是说涡流中载有丰富的信号,这些信号与材料的很多因素有关,如何将其中有用的信号从诸多的信号中一一分离出来,是目前涡流研究工作者的难题,多年来已经取得了一些进展,在一定条件下可解决一些问题,但还远不能满足现场的要求,有待于大力发展。

  涡流探伤的显著特点是对导电材料就能起作用,而不一定是铁磁材料,但对铁磁材料的效果较差。其次,待探工件表面的光洁度、平整度、边介等对涡流探伤都有较大影响,因此常将涡流探伤用于形状较规则、表面较光洁的铜管等非铁磁性工件探伤。

5
、渗透探伤方法

  渗透探伤是利用毛细现象来进行探伤的方法。对于表面光滑而清洁的零部件,用一种带色(常为红色)或带有荧光的、渗透性很强的液体,涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂纹,由于该液体的渗透性很强,它将沿着裂纹渗透到其根部。然后将表面的渗透液洗去,再涂上对比度较大的显示液(常为白色)。放置片刻后,由于裂纹很窄,毛细现象作用显著,原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散,在白色的衬底上显出较粗的红线,从而显示出裂纹露于表面的形状,因此,常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体,由毛细现象上升到表面的液体,则会在紫外灯照射下发出荧光,从而更能显示出裂纹露于表面的形状,故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤。此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤。其使用的探伤液剂有较大气味,常有一定毒性。

  除以上五大常规方法外,近年来又有了红外、声发射等一些新的探伤方法。

二、汽车维修中探伤的特定条件及要求

  汽车在制造过程中,经过了一系列的探伤,层层把关均完好无损,才作为合格产品出厂。汽车到达用户手里后,在运行中一些零部件常常承受着交变应力。在长期交变应力的作用下,原来完好的零部件也将产生疲劳裂纹。这种疲劳裂纹一般都是起始于零部件表面,再从外表逐渐向内发展,即属于表面裂纹。有的转动零部件在过热或交变应力作用下,产生了表面裂纹后,又有可能因转动碾磨而在该表面产生一层织密的覆盖层,遮盖了其裂纹,变成了未露出表面的近表面裂纹。初期的表面裂纹一般十分微小,用肉眼或借助于放大镜也难于观察到,而对近表面裂纹,则是不可能观察到的。具有这种初期微小裂纹的零部件,并不马上就断裂,但是,已具有了隐患。因此,汽车维修中的探伤任务主要是探知其零部件是否有极细微的表面和近表面裂纹,以消除汽车在行驶中的安全隐患;其次,经过运行后的各零部件表面状况不如新出厂时的好,而是根据运行情况各有所异;再次,汽车维修中待探查的各零部件外表形态的尺寸大小各异,即品种多、数量少;另外,其工作场地一般也不如制造厂的条件好;同时,工期一般又要求更急。因此,我们只能结合维修中的这些特定条件和需求,来选取更为适合汽车维修的探伤方法。

三、探伤在汽车维修中的应用

  在汽车维修中的待探零部件主要是用钢铁材料制成,探伤的目的主要是探查有无表面和近表面裂纹。通过上述几种探伤方法的比较可知:磁粉探伤对铁磁质零部件的表面和近表面探伤灵敏度都比较高,且无毒,对零部件的形状、表面要求和技术要求以及投资要求都较低,而且直观、方便。因此,在汽车维修的无损探伤方法中,目前采用磁粉探伤法比较好。
  事实上,在汽车制造厂中对汽车的零部件,主要也是采用磁粉探伤。人们在对其进行大量磁粉探伤的基础上,对一些汽车零部件,如曲轴、凸轮轴、连杆、气门、活塞销、油嘴等制订了相应的磁粉探伤标准。在汽车维修中,对零部件的磁粉探伤可借鉴这些标准,以增大探伤的可靠性。而其它探伤方法,目前因在对汽车零部件探伤中用得少,还无相应的探伤标准。

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