成形件的品质检验

12.3　成形件的品质检验

成形件的品质直接影响到零件的品质，无论是铸、锻成形件，还是焊接成形结构件，都要根据国家规定的检验项目和标准对它们进行品质检查，以免因成形件的品质问题造成机械加工工序的工时浪费和设备、工模夹具、量具的不必要磨损。对成形件进行检验是提高产品设计品质，改进成形技术，降低生产成本的重要手段。下面介绍几种检验方法，它们各有其合理的使用范围，要根据具体的技术要求和本单位的实际情况选用最经济而又操作简单的最可靠的方法。

1.成形件检验分类

1）破坏性检验

该检验是指从成形件上切取试样，或者以产品（或模拟件）的整体做破坏试验，以检查其各项力学性能指标的试验法。如拉伸、弯曲、冲击、硬度、断裂韧度等力学性能试验，金相试验及化学检验（如化学成分分析、耐磨蚀试验）等，均需要从被检验毛坯上切取试样或破坏被检验件，它多用于新材料、新技术、新产品的试制阶段的检验。

2）无损检验和无损评价

该检验是指在不损坏被检对象（材料或成品）的性能和完整性的情况下，进行对该被检对象的缺陷、性质和内部结构等状况的检测，作出失效程度的评价。它是一种新兴的综合性应用技术，与有损的（破坏）抽样检测比较，有效地保证产品品质。

2.常用成形件的检测方法

1）外观检查

用肉眼或借助样板，或用低倍放大镜观察，可以发现成形件的一些表面缺陷。如焊接结构件的表面缺陷有熔合气孔、咬边、焊瘤、焊接裂纹、夹渣、未焊透等；铸件外观缺陷有铸件的冷隔、浇不足、气孔、砂眼、粘砂、裂纹、错箱等；锻件外观缺陷有外形折叠、重复、裂纹、错模等。

2）内部品质检验

（1）气密性检验　该检验是指将压缩空气（或氧、氟利昂、氮、卤素气体等）压入焊接成形件（容器），利用容器内、外气体的压力差检查有无泄漏的试验法。

（2）耐压检验　该检验是指将水、油、气等充入容器内缓缓加压，以检查其泄漏、耐压、破坏等的试验，主要用于检验压力容器、管道、贮罐等结构的穿透性缺陷，还可做结构的强度试验。

（3）探伤检验　该检验主要有以下三种方法。

①磁粉探伤检验。该检验是指利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁吸附磁粉的现象而进行的无损检验的方法。在被检处加一磁场，无缺陷处磁力线均匀通过，如内部存在缺陷，磁力线通过受阻，如图12－8所示，当在表面撒有铁粉时，就会被吸附在缺陷处。

图12－8　磁粉探伤示意图

1—磁粉（漏磁场）；2—裂纹；3—近表面气孔；4—划伤；5—内部气孔；6—磁感应线；7—工件

磁粉探伤的优点是:对钢铁材料或工件表面裂纹等缺陷的检验非常有效；设备和操作均较简单；检验速度快，便于在现场对大型设备和工件进行探伤；检验费用也较低。其缺点是:仅适用于铁磁性材料；仅能显出缺陷的长度和形状，而难以确定其深度；对剩磁有影响的一些工件，经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。

②超声波探伤检验　超声波探伤检验法是利用超声波探测成形件内部缺陷，它也是一种无损检验法。超声波的频率超过2　000Hz，被检查处如有缺陷，就分别产生特殊的反射波来，并在荧光屏上显示出脉冲波形，根据这脉冲波形就可判断出缺陷位置和大小。超声波可探测厚度大于10mm的工件内的缺陷，最小探测厚度为2 mm。超声波的探伤检验原理如图12－9所示。

超声波探伤的优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。然而，超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主、客观因素的影响，对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检查，以及探伤结果不便保存等，使超声波探伤也有其局限性。

③射线探伤检验　该检验是采用X射线或γ射线照射成形件内部缺陷的一种无损检测法。X射线和γ射线可穿透一定厚度的金属材料，当遇到缺陷时，射线衰减程度减小，缺陷处在感光底片上感光较强，冲洗后可明显看到黑色条纹或斑点，如图12－10所示对焊缝的X射线探伤。射线探伤主要用于重要的铸、锻成形件或焊接构件的焊缝检测，已探明其内部是否存在裂纹、气孔、夹渣、砂眼等缺陷。

图12－9　超声波探伤示意图

1.3—探头；2—荧光屏；4—焊件；5—缺陷

图12－10　焊缝X射线探伤示意图

1—X射线发生器；2—底片盒；3—底片；4—增感纸

X射线可检测厚度为0.1～60mm的成形件，γ射线可检测的厚度为60～150 mm。

射线照相法能较直观地显示工件内部缺陷的大小和形状，因而易于判定缺陷的性质，射线底片可作为检验的原始记录供多方研究并作长期保存。但这种方法耗用的X射线胶片等器材费用较高，检验速度较慢，只宜探查气孔、夹渣、缩孔、疏松等体积性缺陷，而不易发现间隙很小的裂纹和未熔合等缺陷以及锻件和管、棒等型材的内部分层性缺陷。此外，射线对人体有害，需要采取适当的防护措施。

3.再制造技术

再制造技术是利用原有零件并采用再制造成形技术（包括高新表面工程技术和其他加工技术），使零部件恢复尺寸、形状和性能，形成再制造的产品。该技术主要包括在新产品上重新经过再制造的旧部件，以及在产品的长期使用过程中对部件的性能、可靠性和寿命等通过再制造加以恢复和提高，从而使产品或设备在环境污染最小，资源利用率最高，投入费用最小的情况下重新达到最佳的性能要求。再制造技术是一种具有重大实用价值和优质、高效、低成本、少污染的绿色技术。再制造工程是21世纪先进制造技术发展的一个重要组成部分和发展方向，是一个统筹考虑产品部件全寿命周期管理的系统工程。

磨损、腐蚀、疲劳等对机械设备及资产造成巨大损失。据工业发达国家的统计，每年仅因腐蚀造成的损失便占国民生产总值的2%～4%。我国设备资产达几万亿元，若其中10%能利用再制造技术进行修复和强化，便能创造巨大的经济效益。以往的产品从设计、制造、使用、维修至退役报废。报废后，一部分是将可再生的材料进行回收，一部分是将不可回改的材料进行环保处理。维修在这一过程中主要是针对在使用过程中因磨损或腐蚀等原因而不能正常使用的个别零件的修复。而再制造则是在整个产品报废后，对报废的产品通过先进技术手段进行再制造形成新产品。再制造过程不但能提高产品的使用寿命，而且可影响产品的设计，最终达到产品的全寿命周期费用最小，保证产品创造最大的效益。此外，再制造虽然与传统的回收利用有类似的环保目标，但回收利用只是重新利用它的材料，往往消耗大量能源并不同程度的污染环境，而且产生的是低级材料。再制造技术是一种从部件中获得最高价值的方法，通常可以获得更高性能的再制造产品。由此可见，再制造是对产品的第二次投资，是使产品升值的重要举措。

再制造工程的最大优势是能够以多种表面工程技术和其他技术形成先进的再制造技术。制备的再制造“毛坯”的性能优于本体材料性能，如采用金属材料的表面硬化处理，热喷涂，激光表面强化等修复和强化零件表面，赋予零件耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。这层表面材料与制作部件的本体材料相比，厚度薄，面积小，却承担着工作部件的主要功能。不同的表面工程技术所获得的覆盖层厚度一般从几十微米到几毫米，仅占工件整体厚度的几百分之一到几十分之一，却使工件具有比本体材料更高的耐磨性、抗蚀性和耐高温等能力。采用表面工程技术的平均效益高达5～20倍以上。表面工程技术是再制造技术的重要手段之一，它具备了先进制造技术的最基本特征，即优质、高效、低耗，其研究、推广和应用将为先进制造工程和再制造技术的发展提供必要的技术支持。

再制造产品的品质控制是再制造工程的核心，再制造成形技术和表面技术是再制造技术的关键技术。这些技术的应用离不开产品的失效分析、检测诊断、寿命评估、品质控制等多种学科，所以发展再制造工程还能牵动其他学科的发展。其他学科的发展反过来促进再制造技术的进步、发展和完善。在我国，关于再制造工程的工作刚刚开始，有关部门已把再制造工程作为技术创新的重要项目列入国家重要科技发展专项计划。