面向再制造的无损检测及修复技术研究现状及展望

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1、面向再制造的无损检测及裂纹修复技术研究现状及展望摘要：0前言随着科技的发展，在国民经济的各领域中，诸如船舶、工程机械、核电设备、飞机、汽车等机械装备得到了越来越广泛的应用。与此同时，大量的机械装备在达到报废标准后将被淘汰，新增的退役装备还在大量增加。因此，实施机械装备再制造，不仅能为国家节省人量资源，而口具有显著的经济效益。再制造工程作为一项战略性新兴产业，是针对废旧产品进行产业化的高技术修复、改造，具有显著的节约资源及保护环境效果［1］O如今再制造作为一项新兴产业，其全球总产值已达到上千亿美元，在欧美等发达国家中，汽车、工程

2、机械等机械装备的再制造产值，更是达到了500亿美元左右［2］。在重人国防装备的再制造中，美军始终走在前列，并成立了相应的政府管理部门，专款专用于国防工业的再制造技术的研究。而作为东亚邻国的口本,更是在工程机械的再制造中，获得了丰厚的利润，其再制造产品，绝大部分供国内使用，另有三分之一左右出口国外，其余部分则作为配件进行出售。欧洲更是将汽车废旧零部件的回收再制造作为一项法规强制执行，据不完全统计，大众汽车集团所生产的汽车中，有90%以上零部件都是经过再制造而重新利用的。因而再制造不仅作为保护环境的一项技术手段，更是作为一项高新技

3、术产业推动了全球经济的发展，未来随着技术水平的进一步提高，其必将拥有更广阔的应用前景。因此，本文主要针对机械装备再制造的无损检测及材料修复技术研究进行综述，介绍了当前主流的无损检测及材料修复方法，同时对当前一些并未大范围应用的技术进行了简要的探讨。分析并总结了机械装备再制造无损检测及材料修复的研究热点、存在的问题以及发展趋势。1无损检测技术发展概况目前，国内外普遍采用超声检测(UT)、射线检测(RT)、涡流检测(ET)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)等五人常规检测技术对再制造毛坯进行无损检测［4］。随着无损检测技术的发展，

4、涌现出了许多新型检测技术如金属磁记忆、声发射技术、红外检测、激光超声检测等。按照检测深度的不同，可将无损检测方法分为表面、表面/近表面、表面/内部、内部四种类型。当然，以上分类不是绝对的,如常规超声探伤仪可以检测材料表面缺陷，也可以检测材料内部缺陷。但由于超声检测存在近场盲区，检测表面缺陷效果不如其他检测方法，因此，把超声检测归类为适于检测内部缺陷。现阶段无损检测已进入无损评价的发展阶段中，在这个阶段中，不仅耍对缺陷的定性、定量、定位的三定问题进行检测，同时还要进一步根据所检测出的缺陷来评价其对被检件性能的影响，来实现对评价对

5、象寿命评估的目的。未来随着技术水平的逐渐提高，再制造无损检测将主要有装备的早期诊断、原位检测、网络化检测三大发展方向。1.1表面检测方法表面检测是指能够对材料表面损伤的情况进行检测的方法。目前的常规检测方法几乎都能检测材料表面缺陷，而渗透检测是唯一只适用于表面缺陷检测的常规方法。渗透检测是利用渗透液将试件内的缺陷进行放大显示，从而实现用肉眼观察试件表面开口缺陷的无损检测方法。渗透检测可按渗透剂、显像剂和去除剂等的不同进行分类。渗透剂有荧光渗透剂和着色渗透剂两种；显像剂有干式显像、湿式显像、快干式显像和无显像剂式；而去除剂则包括

6、用水去除、溶剂去除和后乳化三种［5］。当前渗透检测主要应用于非铁金属和钢铁材料的铸件、锻件等再制造毛坯的表面缺陷检测。渗透检测的优势是，检测设备及工艺简单、对人员的耍求不高、缺陷显示直观、检测灵敏度较高。渗透检测的局限是，只能检测表面开口缺陷、对多孔性材料检测困难、检测结果受检测人员的影响较大［6］。为适应绿色再制造的要求，研究高灵敏度、环保和低价的渗透剂、显像剂和去除剂，并提高检测自动化和智能化是渗透检测技术未來的研究方向。在船用柴油机的安全监测和检测中渗透法得到了广泛的应用［7］,如检查螺栓的各圆角、螺纹之间以及螺纹与螺杆

7、之间的过渡区有无裂纹，轴瓦以及各种中间轴和尾轴的轴瓦的表面状况，通过对柴油机的服役状况进行检测不仅延长了轴承使用寿命，确保了柴油机运行的安全性和可靠性，同时也提高了船舶营运的经济效益。1.2表面/近表面检测表面/近表面检测是指能够对材料表面/近表面损伤的情况进行检测的方法，常规无损检测方法中当前多采用磁粉检测、涡流检测、红外检测等方法实现表面/近表面损伤的检测。1.2.1磁粉检测磁粉检测是指利用磁粉在缺陷漏磁场处的聚集效应，将材料的缺陷实现放大且对比度提高，以磁痕的形式显示材料中缺陷的无损检测方法［8］。当前多数中小型再制造企

8、业多采用磁粉检测的方法来对试件表面及近表面的缺陷进行检测，常使用如CJW-9000型交流固定式磁粉探伤机等设备。由于磁粉检测结果直观，工艺简单，且灵嫩度较高，在工业企业屮得到了广泛应用。磁粉检测虽应用较广泛，但仍处在不断进步和发展之中，当前主耍有以下几个热门研究方向，包括对环