机械工程中焊接无损检测技术的应用研究

机械工程中焊接无损检测技术的应用研究

齐桂芬

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摘要：机械工程中的焊接作业质量需要借助无损检测技术确保其焊接质量达到预期目标。通过合理运用各种无损检测技术，可以解决机械工程焊接作业中的诸多难题，提高焊接作业质量，保障机械设备的稳定运行。在无损检测技术的应用过程中，需要结合实际工作需要，准确把握不同检测技术的优缺点，综合考量适用范围、精确度、经济性、便捷性等方面因素，合理选择，科学运用，以便及时发现和处理焊接缺陷，提升焊接质量。本文对机械加工过程中的焊接无损检测技术进行了研究。

关键词：机械工程；焊接技术；无损检测；应用研究

1机械工程焊接操作中存在的问题

根据机械设备部件缺陷的大小和位置不同，可以分为宏观缺陷、微观缺陷以及内部结构缺陷。宏观缺陷是指机械部件表面肉眼可见的明显缺陷，无需借助专业的仪器设备就能发现问题，比如焊接穿孔、焊瘤、咬边问题等。焊接穿孔是由焊接人员操作不当引起的，如焊接工艺参数设置不当，导致焊接深度和力度过大，在焊接部位直接穿孔；焊瘤是由于焊接母材加热不足，导致熔液流出，冷却形成球状固体，这大多是由于焊接人员操作不当引起，也可能是设备部件接触不良所导致；咬边问题是由焊接操作不当导致焊道与母材交接处形成不规则凹坑，不仅影响焊接结构的美观性，还会大大降低焊接强度。微观缺陷是指需要借助专业仪器设备才能检测出的问题，由于焊接过程操作不当导致焊接结构不稳定。如果焊接过程中过热、过烧，会导致焊接熔液粒子过大，或焊接处与空气发生氧化反应，出现未焊透、未熔合、夹渣、裂纹等问题。如果焊接过程中没有充分熔化焊接材料且分布不均匀，可能出现小气泡等。未焊透是焊接接头根部没有完全熔透，引发的原因在于坡口钝边间隙太小，焊接电流过小，或运条速度过快等。夹渣是在焊接过程中产生的残留杂质，主要是由于焊接电流过小、焊接速度过快、焊接材料成分不当、焊缝清理不干净等原因造成。除了焊接操作不当引起的缺陷外，机械设备本身的内部结构缺陷也不容忽视。由于机械设备部件内部结构存在缺陷，可能在焊接操作中诱发很多问题，如造成穿孔、焊瘤、夹渣、裂纹等缺陷。机械部件内部的缺陷无法通过人工目测获取，需要借助无损检测技术在焊接操作前进行检测分析，了解待焊接部件的内部情况，便于焊接工艺参数的调整和优化，以保障焊接质量。

2焊接无损检测技术在机械工程中的应用

无损检测技术的种类繁多，目前在机械工程焊接作业中经常运用的有射线检测技术、超声波检测技术、全息检测技术、金属磁记忆检测技术等。

2.1射线检测技术的应用

在机械工程焊接作业中，机械设备焊接结构十分复杂，需要对内部情况进行全方位的检测。射线检测技术的原理是利用激光等射线的特点和优势，能够对焊接点的内部结构进行直观成像，从而对焊接情况进行系统化分析计算。借助射线检测技术，可以了解焊接点的整体质量情况，确定焊接点位置、形状等，保障焊接质量满足作业要求。

2.2超声波检测技术的应用

超声波检测技术是一种常见的无损检测技术，利用检测设备探头的高速震动可以产生高达18000Hz以上的超声波，通过超声波的投送和回收对焊接结构进行系统化分析，可以准确探测出焊接点内部存在的缺陷。超声波具有直线传播和回弹的特性，利用超声波在设备内部的传播和回弹，可以对焊接结构进行全方位检测，准确掌握焊接质量情况。超声波检测技术的应用包括直接接触法、液体浸润法和电磁法等。直接接触法是将超声波探头与焊接表面直接接触，通过分析反馈波形的不同来检测焊接质量。使用直接接触法需要注意排净接触层上的空气，确保焊接表面足够平滑，可以使用耦合剂来确保超声波在金属中能更好地传递。液体浸润法是在焊接件表面添加一定厚度的耦合液面，在耦合液保护下避免声能的浪费，可以提高超声波发射和接收过程中的稳定性，提高检测效率。电磁法是在超声波干扰因素过多的环境下，利用超声传感器的电磁耦合原理，激励和接受超声波，和传统的超声波检测方法相比，其探头扫描能力更强，采用非接触式检测方式，适用于高温或低温等传统检测方法难以发挥的特殊环境，降低测量误差。

2.3全息检测技术的应用

随着全息技术的不断发展，其在机械工程焊接结构无损检测中的应用也越来越广泛。全息检测技术是利用全息成像技术，准确了解机械焊接结构中的缺陷。全息检测可以使用激光、回声等方式对机械焊接结构内部进行全息成像，以三维立体场景形式直观呈现，可以有效提高检测的质量和效率，确保无损检测的准确性。

2.4金属磁记忆检测技术的应用

铁磁性金属零件受到载荷和地磁场的共同作用，具有磁致伸缩性质，不仅会保留金属在载荷下的不可逆变化形态，还能据此计算所受应力。和传统检测方法相比，金属磁记忆检测技术可以检测铁磁性金属构件内部的应力集中区，诊断微观缺陷，是一种新型的无损检测手段。因此，在机械工程焊接作业中应用金属磁记忆检测技术，能够对机械设备焊接结构的磁场变形情况进行检测和分析，有效诊断机械焊接结构内部的异常问题。

3无损检测技术的应用前景

在机械工程焊接作业中，可以采用多种不同的无损检测技术手段，不同的检测技术各有优缺点，可适用于不同的情况和范围。以最为常见的射线检测、超声波检测、荧光检测、着色检测等技术为例，每种技术的优缺点各有不同，存在较大差异，如表1所示。在具体实践中，相关人员应结合实际工作需要，选择最适合的无损检测技术，以达到最佳的检测效果。

表1 不同无损检测技术的特点

其中，全息检测技术和磁金属记忆检测技术虽然拥有广阔的应用前景，但目前发展还不够完善，应用步骤复杂，应用成本很大。未来需要对这些技术进一步研发，以克服技术普及推广过程中的应用难题。

结束语

综上所述，在机械加工过程中，需要对机械设备的适当部位进行焊接加工，如加热、加压等，使工作有效衔接。虽然目前的焊接技术已经完全成熟，但机械设备本身存在内部结构缺陷，在焊接操作中，缺陷的质量是由于人员操作不当造成的。必须采用焊接无损检测技术处理缺陷，提高焊接质量。

参考文献

[1]瞿辉，戴晓娇，赵金菊.超声波无损检测技术的发展与应用[J].机电信息，2020（2）：82-83.

[2]王德军，梁海龙.无损检测技术在焊接结构生产中的应用浅析[J].中国金属通报，2019（10）：259.