车辆基础知识.

第二分册基础知识第6章其他知识冉广仁139531923096.1无损检测6.1.1概述一、无损检测的定义在不破坏受检对象的前提下，测定和评价物体内部或表层物理和机械性能及各类缺陷和其他技术参数的综合性应用检测科学。射线检测（缩写RT）超声波检测(缩写UT）电磁涡流检测(缩写ET)磁粉检测(缩写MT）渗透检测(缩写PT〕，二、无损检测的目的1.确保工件或设备质量，保证设备安全运行2.改进制造工艺无损检测不仅要把工件中的缺陷检测出来，而且应该帮助其改进制造工艺。3.降低制造成本在制造过程中检测出质量问题，及时进行修补和改进。6.1.2常用无损检测技术一、射线检测射线检测是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。射线检测(探伤)有X射线、γ射线和中子射线等检测方法。射线检测用来检测产品的气孔、夹渣、铸造孔洞等立体缺陷。1.射线检测原理——拍片利用射线通过物质时的衰减规律，即当射线通过物质时，由于射线与物质的相互作用发生吸收和散射而衰减。其衰减程度，则根据其被通过部位的材质、厚度和存在缺陷的性质不同而异。能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。X射线机γ射线机2019/12/152.射线检测设备（1）X射线机携带式、移动式和固定式三种。携带式X射线机——采用组合式X射线发生器，体积小，重量轻，适用于施工现场和野外作业的工件探伤。移动式X射线机——能在车间或实验室移动，适用于中、厚焊件的探伤。固定式X射线机——固定在确定的工作环境中，靠移动焊件来完成探伤工作。2019/12/15X射线机按射线束的辐射方向分为：定向辐射和周向辐射二种。周向X射线机适用于管道、锅炉和压力容器的环形焊缝探伤，由于一次曝光可以检查整个焊缝，工作效率。2019/12/15（2）γ射线机γ射线机按其结构形式分为携带式﹑移动式和爬行式三种。携带式γ射线机用于较厚工件的探伤。爬行式γ射线机用于野外焊接管线的探伤。γ射线机具有以下优点：穿透力强，最厚可透照300mm钢材；透照过程中不用水和电，因而可在野外、对带电高压电器设备、高空、高温及水下等多种场合下工作，可在X射线机和加速器无法达到的狭小部位工作。三、射线检测的安全防护1.屏蔽防护屏蔽防护就是利用各种屏蔽物体吸收射线，以减少射线对人体的伤害。3.时间防护因为总剂量当量是剂量率和时间的乘积。当总剂量当量达到或接近剂量当量最大允许值时，应停止接触射线，实行时间防护。4.距离防护在进行野外或流动性检验时，利用距离防护。6.1.3超声波探伤一、超声波探伤原理超声波探伤是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。反射——阳光反射，B超检查1.第一步，声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入工件。2.第二步，超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变。3.第三步，改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析。4.第四步，根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内部是否存在缺陷以及缺陷的特征。超声波检测的方法主要包括脉冲反射法、衍射差时法、穿透法和共振法。二、超声波的发生和性质机械振动和机械波物体沿着执行或弧线在其平衡位置附近做往复周期性的运动，称为振动。振动一次称为一个周期，用T表示。每秒振动的次数称为频率，用f表示，可以得出fT=1。f的单位用Hz表示。机械振动在介质中传播即为声波。因此，机械波产生必须具备两个条件：一是要有机械振动的波源（即声源）；二是要有能够传递机械振动的介质（即弹性介质。超声波的种类超声波按传播形式的不同主要分为纵波、横波、表面波、板波等。物体在水中振动产生水波。三、声速的概念超声波在弹性介质中单位时间传播的距离称为超声波在这种介质中的传播速度。用符号c表示；不同波型的超声波在不同的介质中传播的速度均不同。介质不同：在水中和在空气中的传播速度不同，材料越密传播越快。不同波：光和声音，光的传播速度快。四、超声波的界面效应1.垂直入射的反射和折射当超声波垂直传入到界面上时，一部分超声波被反射，而剩余的部分就穿透过去，两者的比率取决于两种介质的声阻抗。例如当钢铁中的超声波传到底面遇见空气界面时，由于空气与钢的声速和密度相差很大，超声波在界面上近100%被反射，几乎不会传到空气中。但钢同水接触时，有88%的声能被反射，而近12%的声能穿透进入水中。因此在检测时必须在探头与工件之间施加机油，水等耦合剂，消除探头与零件之间的空气。2.斜射时的反射和折射当超声波斜射到界面上时，在界面上会产生反射和折射。如果介质为液体、气体时，反射波和折射波都是纵波。若在弹性介质汇总传播的超声波遇到异质界面时会发生反射和折射。五、超声波检测原理超声波检测的原理主要是基于超声波在试件中的传播特性。通过测量信号往返于缺陷的渡越时间，来确定缺陷和表面间的距离；测量回波信号的幅度和发射换能器的位置，来确定缺陷的大小和方位。检测过程如下：(1)声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；(2)超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；(3)改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；(4)根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。六、试块（用途，种类）脉冲反射法超声波探伤都是通过探伤仪荧光屏上反射回波的位置、高度、波形的静态和动态特征来显示被探件内部是否有缺陷。通常用被检试件（试块）与标准试件的反射波进行比较，来评定被检试件内部的质量（有没有裂纹、气孔、夹渣等）。试块分类类：（1）标准试块（STB）—标准试块是材质、形状、尺寸及性能经权威部门认定的试块。这类试块用于确定探伤灵敏度，标定探伤距离、测试仪器和探头的某些性能及辅助测定材料的某些声学特性等。（2）对比试块（RB）—又称参考试块，是由各个部门按某些具体探伤对象制定的试块。这种试块常用于调整仪器灵敏度、调整探测范围和确定当量大小等。七、超声检验特点（1）适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；（2）穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1〜2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；（3）缺陷定位较准确；（4）对面积型缺陷的检出率较高；（5）灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；（6）检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。八、超声波检测的局限性（1）对试件中的缺陷进行精确的定性，对缺陷的大小很难准确测定；（2）对具有复杂形状或不规则外形的试件，由于反射波太多，进行超声检测有困难；（3）缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；（4）材质、晶粒度等对检测有较大影响；（5）常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。1.曲轴的超声探伤曲轴是车辆的关键件，其毛坯一般是两种，一种是锻钢毛坯，一种是球铁铸件毛坯。一般锻件内部质量较好，基本上不采用超声探伤。但由于铸造工艺的原因，工件内部容易产生体积形缺陷，故球铁曲轴需用超声探伤监控其内部质量。2.曲轴受力分析及超声探伤区域划分曲轴拐角处有很多的应力集中，而且制造中最容易产生缺陷，而且工作中拐角处受力最大，所以曲轴探伤的重点是轴颈与曲柄过渡的圆角处，在加载117.6N疲劳实验中，经108周运行后在轴颈和连接拐板角处可观察到疲劳裂纹。曲轴连接拐板区定为1区，是超声探伤的重点区。2019/12/153.曲轴的超声探伤探伤前应将被探伤部位作认真清洁处理，不得有油污、锈斑等。使探头与曲轴表面粗糙度应低于Ra3.2（粗糙度），使探头与曲轴表面有良好的声学接触。4.探伤部位扫查轴颈表面用于直探头扫查区，轴拐连接拐板处（I区）用曲面聚焦斜探头沿R部位扫查。斜探头的有机玻璃应与R角吻合。此外探伤时，应与对比试块反复校正。验收规范应按工件的技术要求，对曲轴每一个轴颈、轴拐及其他区定出允许存在缺陷的面积。探头位置一、磁粉检测的基础知识1.磁极磁铁能够吸引铁制物体的性质叫磁性。如果将磁铁棒或磁针投入铁屑中再取出来，可发现靠近两端的地方吸引的铁屑特别多，即磁性特别强，这磁性特别强的区域称为磁极。6.1.4磁粉检测2.磁极间的力磁极间互相排斥及互相吸引的力称磁力。同性相斥、异性相吸。3.描述磁场的物理量（1）磁场强度H：描述磁化强度的物理量。其值决定于导体通过的电流大小。电流越大，磁场强度值越大。单位安培/米。2.磁感应强度B：表征被磁化了的磁介质中磁场强度大小的物理量。单位特斯拉。3.磁导率μ：表征介质磁特性的物理量。μ为真空中的磁导率。4.磁感应强度B，磁导率μ，磁场强度H之间有以下关系：B=μH二、磁粉检测原理磁粉探伤的基础是：铁磁材料的工件磁化后，在表面和近表面的缺陷处磁力线发生变形，逸出工件表面形成磁极并形成可检测的漏磁场。此时，在工件表面上撒上磁粉或铁粉液，磁粉粒子便会吸附在缺陷区域，显示出缺陷的位置、形状、大小和方向。磁力线与缺陷垂直时，漏磁场最强，也最有利于缺陷的检出；而若与裂纹平行，则无漏磁场产生，缺陷不可能被检出。磁力线与缺陷形成一定夹角，仍可检测出裂纹。2.影响漏磁场的因素（1）外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也越大。（2）在一定外加磁场强度下，材料的磁导率越高，工件越容易被磁化，材料的磁感应强度越大，漏磁场的强度也越大。（3）磁力线方向与缺陷方向成90°时检测效果最好，当二者平行时不能检测裂纹。（4）缺陷的埋藏深度增加，溢出工件表面的磁力线迅速减少，漏磁场就越小。因此，磁粉检测只能检测铁磁材料工件表面或近表面的裂纹和其他缺陷。固定式、移动式和便携式三种类型。1.固定式磁粉探伤机，也称卧式探伤机，整机尺寸和重量都比较大，固定在探伤室、实验室场合使用，检测的最大截面受磁化电流和夹头中心高限制，检测长度受最大夹头间距限制。三、磁粉检测设备2.移动式磁粉探伤机，常用在被检工件不能搬运送检的情况，能提供较大磁化电流的检测装置，体积、重量小，适合工作现场使用3.便携式磁粉探伤仪，便携式设备体积小，重量轻，机动性、适应性很强，可用于各种现场作业，是特种设备检测最常用仪器。四、磁粉检测工艺要1.湿法（1）铁粉液浇淋或浸渍法施加于试件，使整个被检表面被铁粉液磁悬液完全覆盖。（2）采用连续法时，磁化电流在施加铁粉液之前或从磁悬液中取出之前接通，并保持1/5～1/2s，直至试件被磁悬液覆盖，产生良好的铁粉磁痕。（3）采用剩磁法时，试件应施加电流至少1/5s，切断磁化电流，采用软管浇淋或浸渍法施加铁粉液。（4）对于浸渍法，试件应仔细地从磁悬液中取出，以免冲掉磁痕。2019/12/152.干法磁粉应直接喷撒在被检区域，并除去过量的磁粉。轻轻地振动试件，使其获得较为均匀的磁粉分布。注意避免使用过量的磁粉，不然会影响缺陷的有效显示。（1）对于连续法，磁化电流应恰好在施加磁粉前接通，并应在其后的吹风、轻敲或振动中，保持接通。（2）对于剩磁法，试件应先磁化，在切断磁化电流之后，再按上述方法施加磁粉。6.1.5渗透检测1.渗透检测的基本概念将渗透剂渗入缺陷，表面清洗后再施加显像剂，由于表面形成显像膜，缺陷中的渗透剂就通过毛细管作用被吸出至物体表面。从缺陷渗出的渗透剂以迹象的形式显示出缺陷。渗透法易于观察，肉眼就可以确定这种迹象的位置、大小和方向。2.渗透检测的优点（1）可检测各种材料，金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式；（2）具有较高的灵敏度〔可发现0.1