林貫徹

摘 要：冶金是我國(guó)重要工業(yè)之一，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、綜合國(guó)力等具有重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，不僅冶金生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)性與科學(xué)性得到了顯著的提高，粉末冶金制件的裂紋檢測(cè)技術(shù)水平也得到了有效的提升。文章主要論述了粉末冶金制件裂紋檢測(cè)的基本原理，裂紋檢測(cè)技術(shù)的傳感器設(shè)計(jì)、電路組成及檢測(cè)，并對(duì)裂紋檢測(cè)技術(shù)在粉末冶金制件中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：粉末冶金制件；基本原理；裂紋檢測(cè)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG115.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0024-01

所謂粉末冶金制件，是指將合金粉末或金屬粉末加壓成型后在低于粉末熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行燒結(jié)所用的工件。由于受一些因素影響，使得粉末冶金制件在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有可能會(huì)發(fā)生裂紋現(xiàn)象，如果發(fā)生的裂紋沒(méi)有得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理，將會(huì)給冶金生產(chǎn)及生產(chǎn)人員帶來(lái)安全隱患，甚至引發(fā)安全事故。

因此利用科學(xué)有效的裂紋檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)粉末冶金制件的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)十分重要。

1 差動(dòng)式渦流檢測(cè)技術(shù)的基本原理

目前，粉末冶金制件裂紋檢測(cè)技術(shù)主要有滲透、射線、渦流、超聲、磁粉、直流電位等?？紤]到大多數(shù)粉末冶金制件廠家要求制件裂紋檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)單方便、成本低廉，結(jié)合粉末冶金制件材料結(jié)構(gòu)的特殊性，發(fā)現(xiàn)差動(dòng)式渦流檢測(cè)技術(shù)能夠很好的滿足這些要求，因而在粉末冶金制件裂紋檢測(cè)中得到了良好的應(yīng)用。

差動(dòng)式渦流檢測(cè)技術(shù)使用兩個(gè)檢測(cè)線圈，其中一個(gè)檢測(cè)線圈內(nèi)部放置被檢測(cè)工件，另一個(gè)線圈內(nèi)部放置與被測(cè)工件形狀、材質(zhì)、尺寸相同的、質(zhì)量好的試件，然后將兩個(gè)檢測(cè)線圈進(jìn)行反向連接構(gòu)成差動(dòng)形式[1]。使用這種技術(shù)對(duì)粉末冶金制件是否存在裂紋進(jìn)行檢測(cè)，由于兩檢測(cè)線圈連接形式是差動(dòng)式，所以當(dāng)被檢測(cè)工件與試件質(zhì)量不同時(shí)，如被檢測(cè)工件存在裂紋等，此時(shí)線圈就會(huì)輸出相應(yīng)信號(hào)，最終完成對(duì)冶金粉末制件裂紋的準(zhǔn)確檢測(cè)。

差動(dòng)式渦流檢測(cè)技術(shù)具有操作方便、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確率高、所需工具數(shù)量少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2 粉末冶金制件裂紋檢測(cè)技術(shù)

傳感器作為粉末冶金制件渦流檢測(cè)技術(shù)中最為關(guān)鍵與重要的一個(gè)部件，其設(shè)計(jì)合理與否直接影響著裂紋檢測(cè)的效率與檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，傳感器與電路設(shè)計(jì)必須要科學(xué)合理。

2.1 傳感器設(shè)計(jì)

在整個(gè)粉末冶金制件的裂紋檢測(cè)技術(shù)中，傳感器是最為重要的一個(gè)組成部分，而其檢測(cè)線圈工作頻率與線圈匝數(shù)是兩個(gè)最為關(guān)鍵的檢測(cè)參數(shù)。

在設(shè)計(jì)傳感器檢測(cè)線圈時(shí)，首先測(cè)出待檢測(cè)制件的特征頻率，然后按照相關(guān)技術(shù)要求設(shè)置合適的頻率比，再求出檢測(cè)線圈的工作頻率[2]。

經(jīng)過(guò)計(jì)算與試驗(yàn)修正，本文將線圈的工作頻率范圍設(shè)定在1.8～2 MHz之間。檢測(cè)線圈匝數(shù)設(shè)計(jì)采用正交法來(lái)實(shí)現(xiàn)，線圈外殼與骨架均采用聚四氟乙烯材料制品，測(cè)量線圈直徑為0.07 mm，放置在靠近檢測(cè)的一面，激勵(lì)線圈直徑為0.15 mm，放置在緊靠測(cè)量線圈的一面。

通過(guò)試驗(yàn)修正本文將測(cè)量線圈與激勵(lì)線圈的匝數(shù)比設(shè)定為1：3。線圈纏繞時(shí)應(yīng)全部保持一致，以防止由于無(wú)缺陷或空載時(shí)傳感器兩輸出信號(hào)無(wú)法抵消而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

設(shè)置好線圈工作頻率后，將線圈連接成差動(dòng)形式，將兩測(cè)量線圈首首相連，尾端與后繼電器相連，將激勵(lì)線圈首尾相連，即讓傳感器感應(yīng)電壓作減法，當(dāng)被檢測(cè)制件沒(méi)有缺陷或空載時(shí)，兩傳感器的輸出電壓為零，且處于平衡狀態(tài)，而一旦制件有質(zhì)量問(wèn)題，傳感器電壓平衡就會(huì)被打破，輸出不平衡的電壓信號(hào)，從而達(dá)到粉末冶金制件裂紋檢測(cè)的目的[3]。需注意測(cè)量線圈與激勵(lì)線圈的連接應(yīng)獨(dú)立完成。

2.2 電路設(shè)計(jì)

應(yīng)用在粉末冶金制件中的裂紋檢測(cè)技術(shù)所設(shè)計(jì)的電路，主要由放大器、顯示器、傳感器、移相器、振蕩器、濾波器、相敏檢波器等器件組成。

其中，振蕩器按照相應(yīng)振幅與頻率為傳感器中的激勵(lì)線圈提供所需電流，使線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而讓被檢測(cè)制件感生出所需強(qiáng)度的渦流。渦流受導(dǎo)電制件影響，進(jìn)而使檢測(cè)線圈中的電性質(zhì)發(fā)生變化[4]。

此時(shí)，如果被檢測(cè)制件質(zhì)量有變化，線圈就會(huì)有微弱信號(hào)輸出，該微弱信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后，被輸入到相敏檢波器中，振蕩器經(jīng)由移相器向相敏檢波器提供所需控制電壓，相敏檢波器對(duì)控制電壓進(jìn)行相位分析后，將其傳輸至濾波器中進(jìn)行頻率分析，然后在傳輸至拒斥器中進(jìn)行振幅分析，以將各種干擾信號(hào)消除，最后將檢測(cè)結(jié)果用顯示器顯示出來(lái)。

3 裂紋檢測(cè)技術(shù)在粉末冶金制件中的實(shí)際應(yīng)用

某粉末冶金制件加工廠主要生產(chǎn)鐵磁性粉末冶金制件。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種原因使得制件產(chǎn)品質(zhì)量存在一定缺陷，部分制件出現(xiàn)脫模裂紋或燒結(jié)裂紋現(xiàn)象。

為保證產(chǎn)品質(zhì)量抽檢的有效性與準(zhǔn)確性，就需要借助先進(jìn)的裂紋檢測(cè)技術(shù)對(duì)抽檢樣品進(jìn)行準(zhǔn)確的裂紋檢測(cè)。

根據(jù)大量的實(shí)踐驗(yàn)證，差動(dòng)式渦流檢測(cè)技術(shù)不僅操作方便快捷、成本低廉、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，而且檢測(cè)流程不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成任何損害，是一種較為實(shí)用的裂紋檢測(cè)方法，也是當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的一種檢測(cè)技術(shù)。

下面以檢粉末冶金制件中的支座脫模裂紋為例，來(lái)說(shuō)明裂紋檢測(cè)技術(shù)的具體工作流程及其對(duì)保障粉末冶金制件正常工作的重要意義。

由于粉末冶金制件生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，使得其所使用的每一種制件脫模裂紋都存在一定規(guī)律，其中支座的脫模裂紋一般會(huì)出現(xiàn)在螺栓連接孔周?chē)蛨A筒底部。

在實(shí)施檢測(cè)前，應(yīng)挑選一個(gè)沒(méi)有裂紋的支座作為標(biāo)準(zhǔn)件，用于對(duì)被檢測(cè)支座進(jìn)行參照對(duì)比。在對(duì)螺栓連接孔進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將一個(gè)傳感器接入到標(biāo)準(zhǔn)制件的螺栓孔中，將另一個(gè)傳感器接入到被檢測(cè)支座的螺栓孔中，然后將兩傳感器中的檢測(cè)線圈以差動(dòng)形式連接起來(lái)，接通檢測(cè)電路開(kāi)始對(duì)被檢測(cè)支座進(jìn)行裂紋檢測(cè)[5]。

由上文分析可知，該裂紋檢測(cè)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將沒(méi)有裂紋的制件與存在裂紋缺陷的制件所產(chǎn)生的不同輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如果兩者輸出信號(hào)不一致，則說(shuō)明被檢測(cè)支座的螺栓孔存在裂紋缺陷，顯示器就會(huì)給出相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果并發(fā)出聲光警報(bào)。按照同樣的原理，采用相同的裂紋檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)支座圓筒底部和其他粉末冶金制件裂紋的檢測(cè)。

4 結(jié) 語(yǔ)

粉末冶金制件在冶金日常生產(chǎn)過(guò)程中占有重要的地位，發(fā)揮著重要的作用，采用先進(jìn)裂紋檢測(cè)技術(shù)對(duì)各種制件是否存在缺陷進(jìn)行檢測(cè)，不僅有利于提高粉末冶金制件的使用效率，而且對(duì)保障生產(chǎn)安全與設(shè)備使用安全具有重要的影響。總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，粉末冶金制件裂紋檢測(cè)技術(shù)也需要不斷的改進(jìn)與完善，只有這樣其效用才能得到真正的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 沈小燕.粉末冶金件表面塑性變形強(qiáng)化規(guī)律的研究[D].武漢：武漢理工 大學(xué)，2010.

[5] 王倩倩.粉末壓制Al-W合金熱變形行為與渦旋動(dòng)盤(pán)成形研究[D].太原：中北大學(xué)，2015.