磨机关键件常见缺陷及其无损探伤技术

摘 要：根据磨机关键件的材料和结构特点，分析其所能出现的常见缺陷，说明当前的无损探伤技术，针对磨机关键件的无损探伤技术进行分析，提出无损探伤技术的发展趋势。

关键词：磨机关键件；缺陷；无损探伤

中图分类号：TQ172.6+32 文献标识码：A

1 概述

铸造用碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等；铸钢的粘度较大，且相比铸铁的流动性较差，在铸造的过程中，充型性不好。

磨机的关键部件主要有大齿轮、中空轴、端盖、筒体及齿轮轴等。其中筒体属于焊接件，齿轮轴属于锻件，大齿轮、中空轴和端盖都属于大型铸件，在服役过程中，不但承受自身重力和筒体内物料等的重量，还要受到磨机转动的离心力作用。由于铸钢的铸造性质和工件较厚，容易产生的缺陷主要有粘砂、气孔、缩松、浇不足，甚至出现裂纹等缺陷。

2 现阶段的无损探伤技术

无损探伤检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。它与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一、具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二、具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三、具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。

无损检测方法有很多种，常用的主要有磁粉检测、渗透检测、超声波检测、着色检测、射线检测等。前四种方法常用于无损检测。射线检测由于射线对人体有伤害，而且，必须在特殊密闭室内进行，并且较大的工件摆在射线机下面照射也是不现实的，它虽然在其它工件的检测效果很好，但不适用。磁粉检测、渗透检测主要用于表面缺陷的检测；超声波检测法可检测内部和表面的缺陷，但一般用于内部缺陷检测。

（1）磁粉检测

磁粉检测是钢铁等磁性材料能被磁场强烈的磁化，磁化后铁磁性工件由于缺陷处磁力线受到破坏，使工件表面或近表面的磁力线会绕过缺陷产生漏磁磁场，这些磁力线吸附磁粉后，会把缺陷的磁力线变化显示出来。

由于铁磁性材料的磁率远大于非铁磁材料的导磁率，根据工件被磁化后的磁通密度B=μH来分析，在工件的单位面积上穿过B根磁线，而在缺陷区域的单位面积上不能容许B根磁力线通过，就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里，其它磁力线不得不被迫逸出工件表面以外处形成漏磁，磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引。

磁粉检测对表面或近表面的缺陷反映较准确，而不适合检测内部缺陷。它适用于铸铁件的表面裂纹检测，尤其是在表面不是水平或表面不规则性与裂纹相比大得多的情况下，其实质就是利用漏磁场比缺陷大数十倍的特点把缺陷放大。

（2）渗透检测

渗透检测是利用液体的毛细管作用，将渗透液渗入固体材料表面开口缺陷处，再通过显像剂将渗入的渗透液析出到表面显示缺陷的存在。该方法可广泛应用于大部分的非吸收性物料，如钢铁，有色金属，陶瓷及塑料等，对于形状复杂的缺陷也可一次性全面检测。对于埋藏缺陷或闭合性表面缺陷无法测出，会受到检测物体表面光洁度的影响。

（3）超声波检测

超声波的接收和产生原理相似，当超声波遇到不连续性时，即会产生反射，反射的超声波使压电晶片振动，继而在压电晶片两端产生电压。最主要是如何将电脉冲转化为探伤仪屏幕上的波形，模拟机是通过显像管显示的。显像管的图像是电子打在荧光物质上，使荧光物质发光；电子经过一个电场而改变方向，打在屏幕的不同位置，使屏幕显现图像。显像管x方向上的电压是探伤仪加在压电晶片上的电压，y方向的电压是压电晶片振动产生的电压，这样就形成了屏幕上的波形。

超声波检测是应用最广泛的无损检测方法之一，把高频声波即超声波从探头射入被检测工件，如果其内部有缺陷，则一部分入射的超声波在缺陷处被反射，利用探头能接收超声波传播状态发生改变，如反射、衍射和发射波减弱等，通过仪器接收改变后的超声波进行分析，可以不必损坏被检工件而检出缺陷的部位及其大小。

超声检测的优势有：设备轻便，对人体和环境基本无害，对在用工件检测有较大优势：灵敏度高，可检测出材料内部较小的缺陷。

结语

各种探伤技术都有局限性，并且人为的因素影响较大，其检测结果缺乏全面性和准确度，不能真实反映工件内部和表面的缺陷情况；开发便携式自动化检测系统，减少人为因素的影响，提高检测效率和可靠性。不但要在信息获取损检测中应用较多，尤其是需要同时检测内部的表面缺陷和自动化程度的推进。

参考文献

[1]夏纪真.无损探伤导论[M].广州：中山大学出版社，2010.

[2]中国机械工程学会无损检测分会.磁粉检测（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]施克仁.无损检测新技术[M].北京：清华大学出版社，2007.