機械制造技術基礎目錄第7章零件的檢測技術7.1零件外觀的檢測7.2零件尺寸精度的檢測7.3零件幾何精度的檢測7.4零件表面粗糙度的檢測7.5零件的無損檢測7.6物理力學性能的檢測第7章零件的檢測技術 閱讀導入：鐵路鋼軌在列車運行中會因摩擦和疲勞產生擦傷、裂紋等內部傷損，大型鋼軌探傷車是目前鋼軌檢測的主流設備，是確保鐵路運輸安全必不可少的大型檢測裝備。2022年6月，我國首臺GTC-80II型重載鐵路相控陣鋼軌探傷車開啟正線試驗，最高持續(xù)探傷速度可達80km/h，缺陷檢出率在90%以上，可以解決人工檢測效率低、危險性高等問題。第7章零件的檢測技術 本章學習目標：第7章零件的檢測技術

7.1零件外觀的檢測零件外觀的檢測主要是檢查零件加工后的各部分結構是否正確；檢查局部是否有過切；檢查零件標識是否正確；檢查是否殘留毛刺或切屑，并安排處理等。毛坯外觀的檢測主要是檢查結構是否正確檢查表面是否存在較大缺陷等第7章零件的檢測技術

7.2零件尺寸精度的檢測7.2.1零件尺寸的單項檢測零件尺寸可分為軸類尺寸即外尺寸和孔類尺寸即內尺寸。內表面外表面第7章零件的檢測技術

7.2.1零件尺寸的單項檢測零件尺寸可分為軸類尺寸即外尺寸和孔類尺寸即內尺寸。1．軸類尺寸的單項檢測根據(jù)檢測要求，可以采用表中的方法檢測第7章零件的檢測技術

7.2.1零件尺寸的單項檢測1．軸類尺寸的單項檢測卡鉗法第7章零件的檢測技術

7.2.1零件尺寸的單項檢測1．軸類尺寸的單項檢測通用量具法第7章零件的檢測技術

7.2.1零件尺寸的單項檢測2．孔類尺寸的單項檢測根據(jù)檢測要求，可以采用表中的方法檢測第7章零件的檢測技術

7.2.1零件尺寸的單項檢測2．孔類尺寸的單項檢測通用量具法比較法第7章零件的檢測技術

7.2.2零件尺寸的綜合檢測零件尺寸的綜合檢測是當單一要素的尺寸公差和幾何公差按采用包容要求標注時，則應使用量規(guī)來檢驗。量規(guī)的全稱是光滑極限量規(guī)，是沒有刻度的定尺寸專用量具，不能測出具體尺寸，只能判斷被測零件是否在規(guī)定的范圍內。第7章零件的檢測技術

7.2.2零件尺寸的綜合檢測在GB/T1957-2006《光滑極限量規(guī)技術條件》中，量規(guī)按被測對象分為塞規(guī)（孔徑檢驗）和環(huán)規(guī)（軸徑檢驗）。量規(guī)成對使用，分為通規(guī)與止規(guī)，通規(guī)用“T”表示，公稱尺寸應等于工件的最大實體尺寸(MMS)，作用是防止工件尺寸超出最大實體尺寸；止規(guī)用“Z”表示，公稱尺寸應等于工件的最小實體尺寸(LMS)，作用是防止工件尺寸超出最小實體尺寸。第7章零件的檢測技術

7.2.2零件尺寸的綜合檢測第7章零件的檢測技術

7.2.3零件角度與錐度的檢測1.角度的檢測角度檢測的內容主要包括矩形零件的直角、零部件的定位角、錐體的錐角、零件結構的分度角以及轉角等。角度檢測的方法有相對測量、絕對測量、間接測量、小角度測量等。(1)相對測量

用定值角度量具與被測角度相比較，用涂色法或光隙法估計被測角度或錐度偏差，或判斷被檢角度或錐度是否在允許的公差范圍內。常用角度量具有角度量塊角度樣板直角尺和圓錐量規(guī)等。第7章零件的檢測技術

7.2.3零件角度與錐度的檢測1.角度的檢測(2)絕對測量是將被測角度同儀器的標準角度比較，直接讀出被測角度數(shù)值的一種測量方法。對于精度不高的角度工件，常用萬能角度尺進行測量，測量范圍為0°~320°，示值誤差不超出±2′或±5′。對于高精度的角度工件，則需用光學分度頭或測角儀進行測量，也可用萬能工具顯微鏡、光學經緯儀測量、三坐標測量機。第7章零件的檢測技術

1.角度的檢測(3)間接測量一些工件的內角或外角，難以直接測量或測量精度不夠時，可使用間接測量方法。常用的測量器具有正弦規(guī)、滾柱和鋼球等。(4)小角度測量方法小角度測量的方法有：①水平儀測量角；②自準直儀測量角；③激光小角度測量儀測角等。在某些精密零部件的直線度、平面度等形狀誤差和平行度、垂直度、傾斜度等位置誤差的測量中，也需要將被測的量轉換成小角度變化進行測量。第7章零件的檢測技術

7.2.3零件角度與錐度的檢測2.錐度的檢測錐度檢驗的方法包括直接測量、間接測量和量規(guī)檢驗等。(1)直接測量。采用萬能角度尺、光學測角儀等計量器具測量實際圓錐角的數(shù)值。(2)間接測量。間接測量是指測量與被測圓錐角有一定函數(shù)關系的若干線性尺寸，通過平板、量塊、正弦規(guī)、指示計和滾柱(或鋼球)等計量器具組合，測量錐度或角度有關的尺寸，按幾何關系換算出被測的錐度或角度。(3)量規(guī)檢驗。大批量生產條件下，圓錐的檢驗多用圓錐量規(guī)。內外圓錐的圓錐角實際偏差可分別用圓錐量規(guī)檢驗。第7章零件的檢測技術

7.3零件幾何精度的檢測零件的幾何精度在生產中具有重要意義。零件的幾何誤差將影響產品的工作精度、連接強度、密封性、耐磨性、運動準確性和平穩(wěn)性、振動與噪聲及使用壽命，特別對高速、高溫(或低溫)、高壓、重載條件下工作的設備儀器更為重要。從而，零件的幾何精度是滿足使用要求、保證互換性的重要技術指標，也是評價產品質量的重要內容。GB/T1182-2018《產品幾何技術規(guī)范（GPS）幾何公差形狀、方向、位置和跳動公差標注》中規(guī)定了幾何公差的特征項目分為形狀公差、方向公差、位置公差和跳動公差四大類，共19個特征項目；并給出了標注方法。GB/T1958-2017《產品幾何技術規(guī)范（GPS）幾何公差檢測與驗證》中給出了幾何誤差的檢測條件、評定方法及檢測與驗證方案等。第7章零件的檢測技術

7.3零件幾何精度的檢測直線度檢測第7章零件的檢測技術

7.3零件幾何精度的檢測圓度、圓柱度的測量第7章零件的檢測技術

7.3零件幾何精度的檢測平行度檢測第7章零件的檢測技術

7.4零件表面粗糙度的檢測零件加工后表面會存在由微小波峰和波谷形成的微觀形狀，當波峰與波谷的間距小于1mm時，稱為表面粗糙度輪廓第7章零件的檢測技術

7.4零件表面粗糙度的檢測比較法第7章零件的檢測技術

7.4零件表面粗糙度的檢測針描法第7章零件的檢測技術

7.5零件的無損檢測無損檢測是在不損傷被測零件的前提下，利用材料表面或內部缺陷對熱、聲、光、電或磁等物理量變化，探測零件表面或內部缺陷方法的統(tǒng)稱。隨著科技的發(fā)展，無損檢測技術在產品設計、制造、檢驗及維護維修等階段的應用日益廣泛，對于控制和改進生產過程和產品質量，保證材料、零件和產品的可靠性及提高生產率起著關鍵的作用，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)必不可少的重要技術措施之一。無損檢測方法的基本原理幾乎涉及現(xiàn)代物理學的各個分支，已經應用和正在研究的無損檢測方法，多達70余種，主要包括聲學和超聲波檢測、射線檢測、電學和電磁檢測、力學和光學檢測、熱力學方法。第7章零件的檢測技術

7.5.1超聲波檢測1．基本原理在一般無損檢測領域，超聲檢測通常用于較小缺陷檢測和材料厚度測量。第7章零件的檢測技術

7.5.1超聲波檢測1．基本原理超聲波實質是機械波，是由機械振動在彈性介質中傳播過程，當頻率大于20kHz時稱為超聲波。超聲波在工件中傳播時，會發(fā)生反射、折射、透射和衍射等物理現(xiàn)象，從而對工件進行缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，并進而對其特定應用性進行評價。超聲波檢測可探測零件表面和內部缺陷，可檢測厚度較大的材料，具有檢測速度快，可對缺陷進行定位和定量，對人體無害以及對危害性較大的面積型缺陷的檢測靈敏度較高等優(yōu)點。因此，超聲波檢測是最重要的無損檢測方法之一，在生產中廣泛應用。第7章零件的檢測技術

7.5.1超聲波檢測超聲波檢測常用的工作頻率在0.5MHz~10MHz，較低頻率用于粗晶材料和衰減較大材料的檢測，較高頻率用于細晶材料和高靈敏度檢測。對于某些特殊要求的檢測，工作頻率可達10MHz~50MH。近些年來超聲探頭的工作頻率，有的已高達100MHz。超聲波檢測中常用的超聲波波形有縱波(壓縮波)、橫波(剪切波)、表面波(瑞利波)和板波(蘭姆波)。超聲波檢測對于平面狀的缺陷，例如裂紋，只要波束與裂紋平面垂直，就可以獲很高的缺陷回波。但是，對于球狀缺陷，例如氣孔，假如氣孔不是很大，或者不是較密集，難以獲得足夠的回波。超聲波檢測的最大優(yōu)點就是對裂紋、夾層、折疊、未焊透等類型的缺陷具有很高的檢測能力。第7章零件的檢測技術

2．超聲波儀器超聲儀器分為超聲波檢測儀器和超聲處理(或加工)儀器。超聲波檢測儀器主要指超聲波探傷儀。按缺陷顯示方式，超聲波探傷儀分為A型、B型、C型顯示探傷儀，其中A型顯示探傷儀采用波形顯示；B型、C型探傷儀，采用圖像顯示。A型B型C型第7章零件的檢測技術7.5.1超聲波檢測2．超聲波儀器主要結構組成有：

電源

發(fā)射電路

同步電路

接收放大電路

掃描電路

顯示電路第7章零件的檢測技術3．探頭超聲波的產生和接收過程是一種能量轉換過程探頭的作用：將電能轉換為超聲能(產生超聲波)

將超聲能轉換為電能(接收超聲波)(1)直探頭(縱波探頭)：用于發(fā)射和接收縱波，故又稱為縱波探頭

主要用于探測與探測面平行的缺陷，如板材、鍛件檢測(2)斜探頭：可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭

橫波探頭是利用橫波檢測，主要用于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫檢測、汽輪機葉輪檢測等第7章零件的檢測技術4．試塊按一定用途設計制作的具有簡單幾何形狀的人工反射體的試樣作用：1)確定檢測靈敏度2)測試儀器和探頭的性能3)調整掃描速度4)評判缺陷的大小NB/T47013-2015中規(guī)定了CSK-IA、CSK-IIA、CSK-IIIA等試塊第7章零件的檢測技術5．缺陷判斷當被測零件中不存在缺陷時，示波屏的時基線上只顯示有規(guī)律的始脈沖T和底面多次反射回波B1，B2，……，第7章零件的檢測技術7.6.1超聲波檢測5．缺陷判斷（1）大尺寸缺陷：

示波屏上無底波，而顯示多次反射的缺陷波F1，F(xiàn)2，……

此時的缺陷尺寸大于聲束截面尺寸，大面積的分層第7章零件的檢測技術5．缺陷判斷(2)微小缺陷：示波屏上無底面波，但只有多個紊亂的缺陷波，此時缺陷為呈密集狀態(tài)分布的微小缺陷，稱為白點，多出現(xiàn)在厚度大于40mm的鋼料中，對聲波吸收較為嚴重，致使底波消失。若微小缺陷密集分布但數(shù)量較少，則示波屏上會出現(xiàn)底波

密集微小缺陷

少量微小缺陷第7章零件的檢測技術5．缺陷判斷(3)小尺寸缺陷：示波屏上缺陷波和底波同時存在且呈一定規(guī)律排列，此時缺陷尺寸小于聲束截面尺寸，即小尺寸缺陷，該缺陷遮住一部分聲波在缺陷處產生反射，而另一部分聲波射達底面產生底面反射回波，形成在兩相鄰底波之間存在缺陷波的檢測圖形

小尺寸缺陷第7章零件的檢測技術

7.5.2射線檢測1．基本原理射線就是指X射線、a射線、β射線、γ射線、電子射線和中子射線等，其中易于穿透物質的有X射線、γ射線以及中子射線三種。X射線和γ射線都是波長很短的電磁波，只是發(fā)生的方法不同。中子在發(fā)生核反應時，從原子核內飛出核外，形成中子流，稱為中子射線。第7章零件的檢測技術

7.5.2射線檢測1．基本原理X射線、γ射線以及中子射線受吸收和散射作用，穿透物體后的強度將衰減。衰減的程度由材料、厚度以及射線的種類而定。將強度均勻的射線照射待測物體，使透過的射線在照相膠片上感光，把膠片顯影后就可得到與材料內部結構和缺陷相對應的黑度不同的圖像，即射線底片，通過觀察來檢查缺陷的種類、大小、分布狀況等，這種檢測就稱為射線檢測。X射線檢測和γ射線檢測是現(xiàn)代工業(yè)最常用的射線檢測方法，γ射線的穿透能力比X射線更大，常用來檢測厚度較大的工件。第7章零件的檢測技術

1．基本原理射線源1發(fā)出射線，進過鉛光闌2控制射線范圍并減少散射線，形成透照射線3，到達厚度為S的工件4上表面，此時射線強度為J，穿過工件后到達暗盒6，使里邊的膠片5感光，形成工件影像。在工件無缺陷位置射線透過工件后的強度衰減為Ja，如果工件內部存在缺陷C，則射線透過工件后的強度衰減為Jc。由于Ja和Jc不同，使得膠片5的感光程度也不同，通過膠片影像即可判斷缺陷的存在。1—射線源2—鉛光闌3—透照射線4—工件5—膠片6—暗盒第7章零件的檢測技術

2.射線檢測設備及器材（1）射線機X射線機產生X射線，其工作原理是利用高壓電場將電子加速，使高速電子撞擊金屬靶，產生能量轉換，小部分能量轉換成光子能量（X射線），其余大部分變成熱能。X射線機主要結構包括高壓發(fā)生器、X射線管、冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等。第7章零件的檢測技術

2.射線檢測設備及器材（1）射線機γ射線是由Co60、Ir192等人工放射性同位素產生。γ射線機主要結構包括γ射線源、源容器、操作機構及支撐裝置等。第7章零件的檢測技術

2.射線檢測設備及器材（2）膠片射線膠片分增感性膠片和非增感性膠片增感性膠片與熒光增感屏配合使用，具有感光速度快的特點，可以使用較低能量的射線檢測。但所攝得的底片圖像質量差，具體表現(xiàn)為對比度較低，圖像較模糊，使用局限性較大非增感性膠片可與金屬箔增感屏配合使用也可以不用增感屏單獨使用第7章零件的檢測技術

2.射線檢測設備及器材（3）增感屏射線檢測中的增感屏有金屬增感屏、熒光增感屏和金屬熒光增感屏三種，其中常用的是金屬增感屏。金屬增感屏由屏基和金屬箔構成，金屬箔常用鉛合金或純鉛。增感屏的作用是使穿透工件的射線與金屬箔原子相互作用，產生二次電子和能量較低的二次射線，增加膠片的感光量，從而使缺陷影像更清晰。第7章零件的檢測技術

2.射線檢測設備及器材（4）像質計像質計是底片上影像質量的指示器，評價射線檢測的靈敏度。像質計是用與被檢工件材料相同或相近的材料制作，型式有金屬絲型、階梯孔型及平板孔型等。常用的金屬絲型像質計由多根直徑成等比數(shù)列的金屬絲組成，通過底片上能識別到的金屬絲直徑來判斷檢測靈敏度。第7章零件的檢測技術7.5.3磁粉檢測1．基本原理檢測過程：在鐵磁材料工件表面撒上磁導率很高的磁性鐵粉(或澆上鐵粉懸浮液)，再將工件置于磁場內磁化，磁化后工件無缺陷部位的磁導率無變化，磁力線的分布是均勻的第7章零件的檢測技術7.5.3磁粉檢測1．基本原理但工件有缺陷，此處磁阻很大，磁力線只能繞過缺陷而產生彎曲當缺陷位于工件表面及近表面時，部分磁力線因繞過缺陷而逸出工件表面，暴露在空氣中磁力線從一端到另一端就形成一個磁場，暴露在空氣中從缺陷一端到另一端的磁力線也形成一個小磁場，稱為漏磁場部分鐵粉就會被有缺陷部位產生的漏磁場吸住，從而顯示出缺陷第7章零件的檢測技術2．檢測設備及方法磁粉檢測設備：固定式、移動式、手提式顯示介質：磁粉（干式）、磁懸液（濕式）磁化方法：（1）周向磁化

又稱為環(huán)向磁化或橫向磁化

磁化后獲得與軸向垂直的磁力線

可檢查與工件的中心線相平行的缺陷(縱向缺陷)第7章零件的檢測技術2．檢測設備及方法磁化方法：（2）橫向磁化

用于檢查焊縫上的縱向缺陷，也可檢查大工件的表面缺陷第7章零件的檢測技術2．檢測設備及方法磁化方法：（3）軸向磁化又稱縱向磁化磁化后工件獲得與工件或焊縫中心線相平行的磁力線，可檢查與工件的中心線相垂直或接近垂直的橫向缺陷第7章零件的檢測技術2．檢測設備及方法磁化方法：（4）復合磁化：

又稱聯(lián)合磁化

用電流同時或先后在工件上施以兩個相互垂直的磁場——縱向及周向磁場，可以一次完成工件縱向和環(huán)向缺陷的檢查，而前兩種方法則須分別各進行一次才能檢查出工件上的全部缺陷第7章零件的檢測技術7.5.4滲透檢測1．基本原理(1)滲透：將工件浸在滲透液中，或將滲透液均勻涂抹于工件表面

如工件表面存在開口狀缺陷，滲透液通過毛細作用滲入缺陷(2)清洗：滲透液充分滲入缺陷后，用水或溶劑將工件表面多余的滲透液清洗干凈(3)顯像：將顯像液并均勻地涂在工件表面，形成顯像膜，殘留在缺陷內的滲透液通過毛細作用被顯像膜吸附，在工件表面顯示放大的缺陷痕跡

(4)觀察：在自然光下(著色滲透法)或在紫外線燈照射下(熒光滲透法)，檢驗人員用目視法進行觀察第7章零件的檢測技術7.5.4滲透檢測2．檢測方法液體滲透檢測分為著色法和熒光法著色滲透：使用紅色顏料配制成的紅色油狀液體

在自然光線(白色光線)下觀察紅色的缺陷顯示痕跡熒光滲透：使用黃綠色熒光顏料配制而成的黃綠色液體

在波長為365nm的紫外線照射下進行觀察，缺陷顯示呈現(xiàn)黃綠色的痕跡第7章零件的檢測技術7.6零件物理力學性能的檢測1.拉伸試驗可以得出金屬材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中最基本的力學性能指標：彈性模量、屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率及斷面收縮率等是金屬材料固有的基本屬性和工程設計中的重要依據(jù)第7章零件的檢測技術7.6零件物理力學性能的檢測2.壓縮試驗壓縮試驗是拉伸試驗的反向加載，壓縮試樣縮短，截面積橫向增大（1）對于塑性金屬材料，試樣可以被壓得很扁而仍然達不到破壞的程度，因此壓縮試驗對塑性金屬材料很少應用（2）對于脆性或低塑性金屬材料，在拉伸、彎曲、扭轉試驗中不能較好地顯示塑性時，采用壓縮試驗有可能使其轉為韌性狀態(tài)，較好地顯示塑性。因此壓縮試驗對于評定脆性金屬材料具有重要意義第7章零件的檢測技術7.6零件物理力學性能的檢測3.彎曲試驗穩(wěn)定地測定脆性和低塑性金屬材料的抗彎強度用撓度表示塑性，能明顯地顯示脆性或低塑性金屬材料的塑性多用于鑄鐵