无损检测技术在金属——橡胶复合件金属骨架回收中的应用

郭腾达

（邢台中车环保科技有限公司，河北 邢台 054000）

金属-橡胶复合制品的应用领域日益广泛,如：汽车工业、机械制造工业、交通运输业等，典型的例子有汽车上的橡胶弹簧、底盘橡胶减震块，桥梁建筑中用到的支座缓冲垫，以及轨道车辆转向架中的弹性减震件[1]等。随着中国经济的发展，各行各业中每年都有大量的金属-橡胶复合制品报废，每年需要进行大量的更新替换，通过环保回收等技术能够对价值较高的废旧金属-橡胶复合件中的金属骨架进行回收再利用，减少浪费。回收的金属骨架由于长期疲劳使用、寿命到期等原因，有时会产生一些缺陷，这些缺陷的发展可能会直接导致零件失效，无法正常使用。因此，迫切需要一种可靠、安全的方法来检测金属骨架，以检查其中的缺陷（如气孔、夹渣、裂纹等），防止破坏性事故的发生。

1 无损检测技术综述

无损检测是在不破坏被检测工件的前提下，利用工件内部或表面上的结构异常或缺陷对热、声、光、电和磁等所引起的不同反应，来探测各种零部件、结构件等存在的内部或表面缺陷，并对这些缺陷的类型、性质、形状、位置、尺寸、分布等作出判断和评价。鉴于无损检测技术的各种优点，其在对回收的金属零件缺陷进行检测中应用比较广泛。

传统的无损检测技术主要包括射线、超声波、涡流、渗透、磁粉等，它们的检测原理不同，都有自己的优势和应用范围，同时也存在局限性和不足等问题。超声波检测技术适用于工件表面和内部缺陷的检测，它速度快，对平面缺陷比较敏感；射线检测技术适用于工件内部缺陷的检测，对体积缺陷较为敏感，并且检测结果比较直观；磁粉检测技术比较适合表面缺陷的检测，仅适用于具有铁磁性的工件；渗透检测技术适合表面开口缺陷，操作相对简单；涡流检测技术适用于表面缺陷的检测，且检测结果与工件良好的导电性能有一定相关性。

2 常规无损检测技术

2.1 射线检测技术

射线检测技术是根据不同成分、密度和厚度的工件，对射线（电磁辐射或粒子辐射）所表现出来不同的吸收或散射特性，由此来判断被检测工件中是否存在质量缺陷。该技术广泛应用于医药、工业、安防等领域，是一种宏观上非破坏性的检测方法。对于工业应用，射线检测技术已经形成了比较完备的方法系统，一般可以划分为四大类：射线照相检测技术、射线实时成像检测技术、射线层析检测技术和其他射线检测技术。

适用性：能够用于检测的材料范围广泛，如金属材料、非金属材料以及复合材料都能够检测，尤其是还能够用于放射性材料的检测；对被检测工件的表面和结构没有特殊的要求，适用于各种工件的检测；对于工件内部缺陷的大小和形状,显示比较直观，易于判定缺陷的性质；最适合检测含有体积型缺陷的工件，即该缺陷具有一定的空间分布，尤其是具有一定厚度的缺陷。

局限性：射线检测成本比较高，检验速度较慢；对裂纹类型缺陷有方向性的限制，如垂直于材料或工件表面的某些线性缺陷（垂直裂纹、穿透性气孔等）容易造成漏判或误判；此外，射线对人体产生的危害不容忽视，必须考虑辐射防护的问题。

2.2 超声波检测技术

超声波检测技术利用超声波与被检工件的相互作用，对被反射、透射和散射的超声波进行监测，从而对工件的缺陷、几何特征、结构等方面进行检测和表征，然后评估其适用性。该技术在工业（探伤、厚度和距离测量、流量和密度测量、清洗、超声焊接）、医疗器械以及海洋探测等领域广泛应用。

适用性：检测速度快、成本低；设备操作安全,简单轻便，机动性强；该技术在对缺陷的形状和大小以及定位、定量等方面较为准确；超声波的穿透性比较强，由于其对焊缝中的各种缺陷检测灵敏度相对较高，因此经常用于对工件焊缝的缺陷检测。

局限性：超声波需要介质才能够传播，因此对外形较为复杂的工件进行检测时会有一定的限制；超声波检测对被检工作的表面要求平滑；由于需要对缺陷种类进行识别判断，因此对检测人员的专业技术水平要求较高。

2.3 涡流检测技术

涡流检测技术是利用电磁感应原理，通过测定被检工件内感生涡流的变化来评定零件内部的缺陷情况。与其他无损检测方法比较，涡流检测在自动化程度上与检测速度方面都具有较大的优势，特别是对于管材、棒材和线材等型材有着很好的检测效果。

适用性：检测时，检测线圈无需与被检测工件直接接触也不需要涂抹耦合剂，能够在高温下进行检测；它对存在于工件表面或近表面缺陷的检测具有较高的灵敏度，在一定的范围内具有良好的线性指示，可用作质量管理与控制；对管、棒、线材的检测易于实现高速、高效率的自动化检测，能够对检测结果进行数字化处理，然后储存、再现及数据处理。

局限性：只适用于能够导电的金属材料或者能感生涡流的非金属材料的检测；检测效率相对较低；只适用来检测工件的表面或近表面的缺陷，对工件深层的内部缺陷无法检测。

2.4 渗透检测技术

渗透检测技术的本质是毛细作用原理。工件在检测之前，将溶有荧光染料或着色染料的渗透液涂在工件表面上，依靠毛细作用，液体会在工件表面的各种开口的细小缺陷中进行渗透，将工件表面上的渗透液去除，再经过干燥后施加显像剂，缺陷中存在的渗透液会在毛细作用下被吸附到工件的表面上，这样就形成了放大的缺陷显示。通过目测就能够观察出缺陷的形状、大小及分布情况。

适用性：适用于检测各种非疏孔性材料的表面开口缺陷，如金属、非金属、磁性及非磁性材料等；它不受检测工件的磁性、形状、尺寸、结构、化学成分和缺陷取向的限制，可在一次操作中检测出各个方向的缺陷；灵敏度高，操作简单，同时缺陷的显示效果也比较直观。

局限性：只能对材料的表面开口缺陷进行检测，而对于深藏在材料内部的缺陷，渗透检测的效果不佳；对于多孔性材料来说，其缺陷图像显示难以判断，因此不适合检测多孔性材料的表面缺陷；渗透液所用的有机溶剂具有挥发性，对人体有毒性，必须注意防护措施。

2.5 磁粉检测技术

磁粉检测技术首先需要对铁磁性工件进行磁化，由于缺陷的存在，使得工件产生了不连续性，进而工件表面或近表面的磁力线发生局部畸变，产生漏磁场，然后将磁粉施加在工件表面，在适当的光照条件下，工件吸附磁性粉后形成了可见的磁痕，从而能够直观地显示缺陷的大小、位置和形状。磁粉检测是金属骨架回收再利用过程中最常用的无损检测技术之一[2]。由于部分工件经过长期使用，可能因疲劳等原因使得表面或内部产生裂纹，这些裂纹如果发生扩展会导致工件断裂进而失效，甚至可能会导致严重的事故发生，因此需要对其进行比较全面的检测[3]。

适用性：对于铁磁性材料，能够检测其表面和近表面的开口以及不开口的缺陷；该检测手段的检测结果更为直观，可以显示缺陷的大小、位置和形状，同时能够大致确定已有缺陷的性质；检测灵敏度相对较高，工艺简单，成本低廉。

局限性：该方法只适用于铁磁性材料的检测，并且检测范围限定于工件表面及近表面的缺陷；受被检工件几何形状的影响容易产生伪缺陷，无法检测内部缺陷。

3 结语

无损检测的几个常规检测方式都各有优缺点，单一的方式无法满足所有工件的检测，为了提高无损检测的质量及效率，应当将工件种类与检测方式结合考虑，综合比较，选取最经济、最适用的方法。

总之，由于回收的金属骨架大多数是经过单次或多次循环利用后的产品，因此这些金属结构件无论是直接利用还是经过修复后再利用，对其产品质量可靠性的把控上应该更加严格，有必要对工件进行全面检验检测。随着我国科学技术的持续发展，自动化、智能化程度的提高，无损检测技术逐步完备，应用更加成熟，回收金属骨架的安全使用进一步得到有效的保障，使资源得到充分的利用，对于建设生态、和谐型社会，实现可持续发展具有重大的现实意义和经济价值。