王俊杰

（貴州省機械電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院，貴州 貴陽 550014）

高質(zhì)量的農(nóng)機對發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率具有重要意義。農(nóng)業(yè)機械制造流程復(fù)雜，涉及原材料采購、零部件加工、裝配、檢測等多個環(huán)節(jié)[1]。在復(fù)雜的制造過程中對農(nóng)機零部件和成品的質(zhì)量進(jìn)行有效檢測，是確保農(nóng)機產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的人工檢測效率低下，存在漏檢率高、可重復(fù)性差等缺點，智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的新一代質(zhì)量檢測技術(shù)，可以提高檢測效率和質(zhì)量。因此，筆者擬通過概述農(nóng)業(yè)機械制造過程中的質(zhì)量檢測關(guān)鍵技術(shù)、分析存在的問題、提出改進(jìn)建議，為農(nóng)業(yè)機械制造企業(yè)提質(zhì)增效提供參考。

1 農(nóng)業(yè)機械制造流程

農(nóng)業(yè)機械制造是一個復(fù)雜的過程，從原材料采購到成品裝配，整個制造流程可以分為原材料檢測、沖壓加工、鍛造加工、鑄造加工、切削加工、焊接裝配、噴涂保護層、組裝調(diào)試、性能測試等多個環(huán)節(jié)。首先，對采購的原材料進(jìn)行入廠檢測，主要采用化學(xué)成分分析、機械性能測試等手段，對材料質(zhì)量進(jìn)行全面評定[2]。合格原材料進(jìn)入后續(xù)加工流程，不合格材料退貨換貨。其次，按照不同零部件的工藝要求，進(jìn)行沖壓、鍛造、鑄造等基礎(chǔ)加工，獲得所需的半成品。半成品繼續(xù)進(jìn)行切削加工，如車削、銑削、磨光等，精加工成各類零部件，確保機械精度和表面質(zhì)量滿足設(shè)計需求。獲得加工好的零部件后，進(jìn)行焊接和裝配。焊接方式包括手工電弧焊、氬弧焊、激光焊接等。裝配需要精密定位，控制各零件間隙在設(shè)計公差范圍內(nèi)。對裝配好的產(chǎn)品進(jìn)行噴涂，在表面噴涂防銹、防腐蝕的保護層。噴涂后，進(jìn)行組裝調(diào)試，安裝相應(yīng)的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等，調(diào)試運轉(zhuǎn)。最后，進(jìn)行出廠前性能測試，模擬使用環(huán)境，檢驗產(chǎn)品各項性能指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)。因此，農(nóng)業(yè)機械制造是一個精密復(fù)雜的過程，質(zhì)量檢測需貫穿始終，對原材料、半成品、成品的質(zhì)量進(jìn)行全面監(jiān)控，以保證農(nóng)機產(chǎn)品的高質(zhì)量和高可靠性[3]。

2 質(zhì)量檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

當(dāng)前，農(nóng)機制造企業(yè)在質(zhì)量檢測方面還存在一些問題與挑戰(zhàn)。首先，檢測手段相對落后，自動化檢測設(shè)備不足[4]。根據(jù)調(diào)研，大多數(shù)企業(yè)仍以人工目視檢測為主，自動化設(shè)備投入不足，存在檢測效率低、精度難控制的問題。以鑄件檢測為例，國外企業(yè)普遍使用數(shù)字圖像處理技術(shù)自動檢測鑄件缺陷，缺陷漏檢率可控制在5%左右；而我國企業(yè)主要依靠目測，鑄件缺陷漏檢率高達(dá)15%，自動化設(shè)備不足限制了企業(yè)實現(xiàn)智能制造。其次，檢測項目有限，難以實現(xiàn)全過程質(zhì)量控制。僅部分企業(yè)對主要零部件和最終產(chǎn)品進(jìn)行檢測，對半成品及一些非關(guān)鍵零部件檢測不足，使得質(zhì)量問題無法被及時發(fā)現(xiàn)和處理。與發(fā)達(dá)國家相比，我國農(nóng)機企業(yè)質(zhì)量體系建設(shè)還較薄弱。另外，檢測標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不完善也是一大問題[5]?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對農(nóng)業(yè)機械質(zhì)量控制要求較為寬泛，各企業(yè)自行制定的檢測規(guī)范又存在差異，導(dǎo)致質(zhì)量水平參差不齊。缺乏統(tǒng)一、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)是制約產(chǎn)品質(zhì)量提升的因素。最后，先進(jìn)技術(shù)手段應(yīng)用不足。技術(shù)創(chuàng)新速度加快，新技術(shù)在質(zhì)量檢測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如在線檢測、機器視覺、先進(jìn)非破壞檢測等，但僅少數(shù)企業(yè)采用了這些新技術(shù)，我國農(nóng)機制造企業(yè)在這方面的投入與應(yīng)用還相對不足。

3 常用的農(nóng)業(yè)機械質(zhì)量檢測技術(shù)

3.1 X射線檢測技術(shù)

X射線檢測是農(nóng)業(yè)機械制造過程中一種重要的無損檢測技術(shù)，可用于零部件和成品的內(nèi)部質(zhì)量檢測，主要檢測目標(biāo)是內(nèi)部裂紋、空洞等缺陷[6]。X 射線檢測利用X 射線穿透力強的特點，通過對探測器接收的X 射線強度進(jìn)行測量和記錄，可以獲取各個點的吸收情況，然后使用不同的重建算法，在影像接收器上形成檢件的透視圖，顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷情況。X 射線檢測系統(tǒng)主要由X 射線機、圖像采集系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)三部分組成。X 射線機發(fā)射適當(dāng)頻率、強度的X射線束；圖像采集系統(tǒng)將穿過檢件的X 射線采集并轉(zhuǎn)換為電信號；圖像處理系統(tǒng)對信號進(jìn)行處理，生成檢件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷的可視化圖像。目前常用的X 射線機型包括工業(yè)CT、DR、CR 等，根據(jù)不同應(yīng)用場景選擇合適型號。X 射線檢測廣泛應(yīng)用于發(fā)動機缸體、變速箱殼體等高強度關(guān)鍵零部件的質(zhì)量檢測，可顯示零件內(nèi)部微小裂紋、空洞、松散夾心等各類缺陷的位置、大小和形態(tài)特征。相比其他方法，X 射線檢測可完整呈現(xiàn)內(nèi)部質(zhì)量狀況，結(jié)果精確可靠。隨著計算機視覺和深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)步，自動識別和分析缺陷的能力也日益增強?？傮w來說，X 射線檢測是農(nóng)業(yè)機械制造中一種高效可靠的質(zhì)量控制手段，推廣應(yīng)用X 射線檢測，可以大幅提高關(guān)鍵部件的制造質(zhì)量，減少返修和報廢，降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品性能與可靠性。但也需要注意防護措施，確保操作人員的放射安全。

3.2 磁粉探傷技術(shù)

磁粉探傷是利用磁場與磁粉的相互作用來檢測金屬材料表面和近表面缺陷的一種無損檢測技術(shù)[7]。其原理是當(dāng)受檢材料磁化后，由于存在缺陷，磁力線聚攏處磁密度增大，在表面形成磁力漏泄區(qū)。噴灑或蒸汽化磁粉后，磁粉顆粒會聚集在磁力漏泄區(qū)，從而顯示出缺陷的位置、大小、形狀等信息。磁粉探傷系統(tǒng)主要包括磁化裝置、照明裝置等。磁化方式有直接接觸磁化、電流回路磁化等。常用的磁粉材料有氧化鐵紅粉和螯合鐵黑粉兩種。磁粉探傷系統(tǒng)在使用中，通過使用照明裝置可以提高整個系統(tǒng)的識別效果。磁粉探傷技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機曲軸、變速器齒輪等表面硬化零件的質(zhì)量檢測中時，能高效、快速地檢測出表面微小裂紋、熱處理缺陷等，是農(nóng)機零部件生產(chǎn)中一種經(jīng)濟實用的質(zhì)量控制手段。相較于目測和PEN 檢測，磁粉探傷對缺陷的檢出率更高。但也存在操作熱點控制難、自動化程度較低等短板?？傮w來說，磁粉探傷技術(shù)可靠、高效、經(jīng)濟，推廣應(yīng)用可提高農(nóng)機關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量，降低缺陷率，減少不合格產(chǎn)品流向后道工序的風(fēng)險。結(jié)合自動掃描分析技術(shù)，磁粉探傷技術(shù)可進(jìn)一步提升檢測效率，實現(xiàn)農(nóng)機制造過程中的智能質(zhì)量控制。

3.3 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測是利用聲波在材料中的傳播特性來實現(xiàn)無損檢測的一種技術(shù)。它基于聲波在缺陷處會產(chǎn)生反射、衍射、散射等效應(yīng)的原理，通過發(fā)送、接收探頭發(fā)出的高頻振動（通常在0.5 MHz～15 MHz），然后分析接收信號，可以檢測出材料內(nèi)部的缺陷信息。超聲波無損檢測系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器、發(fā)送變換器、接收變換器、信號放大處理器幾部分組成[8]。常用的超聲波模式有直束法、角束法、相控陣檢測等。目前，超聲相控陣技術(shù)應(yīng)用廣泛，128 陣元探頭可達(dá)到每秒3 000 次的掃描速度，大幅提高了檢測效率。超聲波檢測技術(shù)在農(nóng)機關(guān)鍵部件的質(zhì)量檢測中應(yīng)用廣泛，可用于檢測鑄件縮松缺陷、焊接接頭未焊透等問題，檢測合格率可達(dá)90%以上。相較于射線檢測，超聲波操作更簡便安全；相較于磁粉探傷，可檢測部件整體內(nèi)部質(zhì)量。但超聲波也存在穿透力相對較弱、對小于3 mm 的微小缺陷檢出率較低等缺點?？傮w而言，超聲波檢測可靠、高效、低成本，是農(nóng)機制造過程中不可或缺的質(zhì)量控制技術(shù)之一[9-10]。隨著數(shù)字化檢測與智能分析技術(shù)的發(fā)展，超聲波檢測自動化程度不斷提高，未來可實現(xiàn)農(nóng)機關(guān)鍵部件的全自動化在線質(zhì)量檢測，大幅提升檢測效率，降低制造成本。

4 農(nóng)業(yè)機械質(zhì)量檢測技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 智能化檢測技術(shù)的應(yīng)用

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能化檢測技術(shù)在農(nóng)機制造過程質(zhì)量控制中的應(yīng)用越來越廣泛[10]。主要智能化檢測技術(shù)如表1 所示。具體來說，自動化檢測設(shè)備可實現(xiàn)快速高效的無人化檢測、提升檢測效率、減少誤差。數(shù)字孿生通過仿真建立虛擬樣機，模擬產(chǎn)品全生命周期，可提前發(fā)現(xiàn)絕大部分質(zhì)量問題。在線質(zhì)量監(jiān)測通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控關(guān)鍵工序，質(zhì)量異?？杀患皶r發(fā)現(xiàn)和處理。智能分析軟件利用AI 算法自動檢測和診斷，提高檢測的準(zhǔn)確性。預(yù)計到2025 年，智能化質(zhì)量檢測技術(shù)將廣泛應(yīng)用于農(nóng)機制造全過程，實現(xiàn)原材料、零部件、裝配、出廠的全流程智能管控。

4.2 數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用

隨著檢測設(shè)備數(shù)字化和信息化建設(shè)，農(nóng)機制造企業(yè)已積累了大量的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)。如何有效利用這些數(shù)據(jù)提升質(zhì)量管控水平，數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。當(dāng)前，部分企業(yè)已建立統(tǒng)一的質(zhì)量信息平臺，實現(xiàn)了全過程檢測數(shù)據(jù)的收集、傳輸和存儲?；诤Ａ繖z測數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用統(tǒng)計分析、相關(guān)性分析、機器學(xué)習(xí)等方法進(jìn)行多維度分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵質(zhì)量影響因素及其內(nèi)在關(guān)系，輔助決策。例如關(guān)聯(lián)分析原材料硬度與零件失效率之間的關(guān)系，供應(yīng)商評價也可基于質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式發(fā)現(xiàn)問題、定位原因，可使問題整改更加精準(zhǔn)，更有針對性，整改效率提升30%以上。預(yù)計未來農(nóng)機企業(yè)將大力推進(jìn)檢測數(shù)據(jù)的整合應(yīng)用。例如通過建立完善的質(zhì)量信息平臺，實施全面的數(shù)據(jù)收集與監(jiān)測；利用AI 等技術(shù)實現(xiàn)智能分析，甚至可支持預(yù)測性質(zhì)量管理；進(jìn)一步強化以數(shù)據(jù)驅(qū)動的閉環(huán)質(zhì)量管理。充分利用質(zhì)量數(shù)據(jù)提升決策能力，將助力農(nóng)機企業(yè)實現(xiàn)智能制造，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定優(yōu)良。

4.3 傳感器技術(shù)的應(yīng)用

傳感器技術(shù)在農(nóng)機制造過程質(zhì)量檢測中具有廣闊的應(yīng)用前景。傳感器可實時監(jiān)測溫度、壓力、圖像等多維信息，為實現(xiàn)關(guān)鍵工序的在線質(zhì)量監(jiān)測打好基礎(chǔ)。常見的在線監(jiān)測傳感器類型包括溫度傳感器、壓力變送器、圖像傳感器等，可分別監(jiān)測沖壓、焊接、噴涂等工序參數(shù)。以沖壓為例，通過在模具兩側(cè)布置PT100 傳感器、在機械臂上設(shè)置壓力變送器，可實時反饋模具溫度和壓力信息，一旦超出設(shè)定閾值（±10 °C、±5%），可快速響應(yīng)調(diào)整，實時優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。CCD 圖像傳感器可識別零件表面或內(nèi)部0.1 mm以上的缺陷，進(jìn)行及時檢測與反饋修正。在線質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)還可通過云平臺應(yīng)用大數(shù)據(jù)和AI 分析，預(yù)測質(zhì)量風(fēng)險并提出對應(yīng)措施。到2025 年，隨著5G 等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳感器網(wǎng)絡(luò)將實現(xiàn)農(nóng)機制造全流程的實時質(zhì)量管理。

5 結(jié)語

綜上所述，質(zhì)量檢測技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械制造中起著極為關(guān)鍵的作用。實現(xiàn)質(zhì)量檢測水平整體提升，需要大力推進(jìn)智能化檢測技術(shù)、質(zhì)量大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，建立統(tǒng)一嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并加快培養(yǎng)配套檢測人才。展望未來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)進(jìn)步，農(nóng)機制造質(zhì)量檢測將向全自動化、信息化、智能化方向發(fā)展。實現(xiàn)數(shù)字設(shè)計、虛擬仿真、智能制造、以質(zhì)量引領(lǐng)生產(chǎn)的一體化質(zhì)量管理，是農(nóng)機制造業(yè)提質(zhì)增效、向智能智造轉(zhuǎn)型的重要途徑。