機(jī)械零件失效的模式及其機(jī)理

1、第一章 機(jī)械零件失效的模式及其機(jī)理在設(shè)備使用過程中，機(jī)械零件由于設(shè)計(jì)、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失規(guī)定的功能，無法繼續(xù)工作的現(xiàn)象稱為失效。當(dāng)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零部件失效時(shí)，就意味著設(shè)備處于故障狀態(tài)。機(jī)械零件失效的模式，即失效的外在表現(xiàn)形式，主要表現(xiàn)為磨損、變形、斷裂等；而失效機(jī)理是指失效的物理、化學(xué)、機(jī)械等變化的過程和內(nèi)在原因的實(shí)質(zhì)。第一節(jié) 機(jī)械零件的磨損通常將磨損分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動(dòng)磨損五種形式。一、粘著磨損當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個(gè)摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面所引起的磨損稱為粘著磨損。粘著磨損又稱粘附磨損。二、

2、磨料磨損 磨料磨損又稱磨粒磨損。它是當(dāng)摩擦副的接觸表面之間存在著硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多時(shí)，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損，其特征是在接觸面上有明顯的切削痕跡。磨料磨損是十分常見又是危害最嚴(yán)重的一種磨損。其磨損速率和磨損強(qiáng)度都很大，致使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大大降低，能源和材料大量損耗。三、疲勞磨損 疲勞磨損是摩擦表面材料微觀體積受循環(huán)接觸應(yīng)力作用產(chǎn)生重復(fù)變形，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和分離出微片或顆粒的一種磨損。四、腐蝕磨損 在摩擦過程中，金屬同時(shí)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬表面的腐蝕產(chǎn)物剝落，這種現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。它是在腐蝕現(xiàn)象與機(jī)械磨損、粘著磨損、磨料

3、磨損等相結(jié)合時(shí)才能形成的一種機(jī)械化學(xué)磨損。它是一種極為復(fù)雜的磨損過程，經(jīng)常發(fā)生在高溫或潮濕的環(huán)境，更容易發(fā)生在有酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)條件下。按腐蝕介質(zhì)的不同類型，腐蝕磨損可分為氧化磨損和特殊介質(zhì)下腐蝕磨損兩大類。五、微動(dòng)磨損 兩個(gè)接觸表面由于受相對(duì)低振幅振蕩運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損叫做微動(dòng)磨損。它產(chǎn)生于相對(duì)靜止的接合零件上，因而往往易被忽視。微動(dòng)磨損的最大特點(diǎn)是：在外界變動(dòng)載荷作用下，產(chǎn)生振幅很?。ㄒ话銥?20微米） 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此發(fā)生摩擦磨損。例如在鍵聯(lián)接處、過盈配合處、螺栓聯(lián)接處、鉚釘連接接頭處等結(jié)合上產(chǎn)生的磨損。微動(dòng)磨損使配合精度下降，緊配合部件緊度下降甚至松動(dòng)，聯(lián)接件松動(dòng)乃至分離，嚴(yán)重者引起

4、事故。此外，也易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致聯(lián)接件疲勞斷裂。第二節(jié) 金屬零件的斷裂斷裂是零件在機(jī)械、熱、磁、腐蝕等單獨(dú)作用或者聯(lián)合作用下，其本身連續(xù)性遭到破壞，發(fā)生局部開裂或分裂成幾部分的現(xiàn)象。零件斷裂后不僅完全喪失工作能力，而且還可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或傷亡事故。因此，盡管與磨損、變形相比，斷裂所占的比例很小，但它仍是一種最危險(xiǎn)的失效形式。尤其是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備日益向著大功率、高轉(zhuǎn)速的趨勢(shì)發(fā)展，斷裂失效的幾率有所提高。因此，研究斷裂成為日益緊迫的課題。斷裂的分類方法很多，本書介紹其中的延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂和環(huán)境斷裂四種。 一、延性斷裂 零件在外力作用下首先產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力引起的應(yīng)力超過彈性極限

5、時(shí)即發(fā)生塑性變形。外力繼續(xù)增加，應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生塑性變形而后造成斷裂就稱為延性斷裂。延性斷裂的宏觀特點(diǎn)是斷裂前有明顯的塑性變形，常出現(xiàn)縮頸，而從斷口形貌微觀特征上看，斷面有大量微坑（也稱韌窩）覆蓋。延性斷裂實(shí)際上是顯微空洞形成、長(zhǎng)大、連接以致最終導(dǎo)致斷裂的一種破壞方式。 二、脆性斷裂 金屬零件或構(gòu)件在斷裂之前無明顯的塑性變形，發(fā)展速度極快的一類斷裂叫脆性斷裂。它通常在沒有預(yù)示信號(hào)的情況下突然發(fā)生，是一種極危險(xiǎn)的斷裂。 三、疲勞斷裂 機(jī)械設(shè)備中的軸、齒輪、凸輪等許多零件，都是在交變應(yīng)力作用下工作的。它們工作時(shí)所承受的應(yīng)力一般都低于材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是安全的。但

6、實(shí)際中，在重復(fù)及交變載荷的長(zhǎng)期作用下，機(jī)件或零件仍然會(huì)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂，它是一種普通而嚴(yán)重的失效形式。在實(shí)際失效件中，疲勞斷裂占了較大的比重，約80一90。 四、環(huán)境斷裂 實(shí)際上機(jī)械零部件的斷裂，除了與材料的特性、應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變速率有關(guān)外，還與周圍的環(huán)境密切相關(guān)。尤其是在腐蝕環(huán)境中，材料表面或裂紋邊沿由于氧化、腐蝕或其它過程使材料強(qiáng)度下降，促使材料發(fā)生斷裂。可以看出，環(huán)境斷裂是指材料與某種特殊環(huán)境相互作用而引起的具有一定環(huán)境特征的斷裂方式。環(huán)境斷裂主要有應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆斷裂、高溫蠕變、腐蝕疲勞斷裂和冷卻斷裂等。第三節(jié) 金屬零件的腐蝕損傷按金屬與介質(zhì)作用機(jī)理，腐蝕可分為兩大類：化

7、學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 一、金屬零件的化學(xué)腐蝕 單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。在這一腐蝕過程中不產(chǎn)生電流，介質(zhì)是非導(dǎo)電的，如十燥空氣、高溫氣體、有機(jī)液體、汽油、潤(rùn)滑油等，其中前二類介質(zhì)中的腐蝕稱為氣體腐蝕，其余的稱為非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。它們與金屬接觸時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成表面膜，在不斷脫落又不斷生成的過程中使零件腐蝕。 大多數(shù)金屬在室溫下的空氣中就能自發(fā)地氧化，但在表面形成氧化物層之后，如能有效地隔離金屬與介質(zhì)間的物質(zhì)傳遞，就成為保護(hù)膜。如果氧化物層不能有效阻止氧化反應(yīng)的進(jìn)行，那么金屬將不斷地被氧化。據(jù)研究，金屬氧化膜要在含氧氣的條件下起保護(hù)膜作用必須具有以下條件：膜必須是緊密的，能完整地

8、把金屬表面全部覆蓋??；膜在氣體介質(zhì)中是穩(wěn)定的；膜和基體金屬的結(jié)合力強(qiáng)，巨有一定的強(qiáng)度和塑性；膜具有與基體金屬相當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)。在高溫空氣中，鐵和鋁都能生成完整的氧化膜，但是鋁的氧化膜同時(shí)具備了上述四種條件，具有良好保護(hù)性能，而鐵的氧化膜與鐵結(jié)合不良，則起不了保護(hù)作用。 二、金屬零件的電化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕是金屬與電解質(zhì)物質(zhì)接觸時(shí)產(chǎn)生的腐蝕。它與化學(xué)腐蝕的不同點(diǎn)在于其腐蝕過程有電流產(chǎn)生。常見的電化學(xué)腐蝕形式有：大氣腐蝕，即潮濕空氣中的腐蝕；土壤腐蝕，如地下金屬管線的腐蝕；在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，如酸、堿、鹽溶液和水中的腐蝕；在熔融鹽中的腐蝕，如熱處理車間，熔鹽加熱爐中的鹽爐電極和所處理的金屬發(fā)生的

9、腐蝕。大多數(shù)金屬的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕，其涉及面廣，造成的損失大，腐蝕過程比化學(xué)腐蝕強(qiáng)烈得多。 電化學(xué)腐蝕的根本原因是腐蝕電池的形成。需要形成腐蝕電池的三個(gè)條件是：有兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同電極電位的物體，或在同一物體具有不同電極電位的區(qū)域，以形成正、負(fù)極；電極之間需要有導(dǎo)體相連接或電極直接接觸；要有電解液。 三、減輕腐蝕危害的措施 1正確選材 根據(jù)環(huán)境介質(zhì)和使用條件，選擇合適的耐腐蝕材料，如含有鎳、鉻、鋁、硅、鈦等元素的合金鋼；在條件許可的情況下，盡量選用尼龍、塑料、陶瓷等材料。 2合理設(shè)計(jì) 在制造機(jī)械設(shè)備時(shí)，即使應(yīng)用了較優(yōu)質(zhì)的材料，但如果在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上不從金屬防護(hù)角度加以全面考慮，則常會(huì)引起機(jī)

10、械應(yīng)力、熱應(yīng)力以及流體的停滯和聚集、局部過熱等現(xiàn)象，從而加速腐蝕過程。因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量使整個(gè)部位的所有條件均勻一致，做到結(jié)構(gòu)合理、外形簡(jiǎn)化、表面粗糙度合適。 3覆蓋保護(hù)層 覆蓋保護(hù)層即在金屬表面上覆蓋一層不同的材料，改變表面結(jié)構(gòu)，使金屬與介質(zhì)隔離開來，以防止腐蝕。常用的覆蓋材料有金屬或合金、非金屬保護(hù)層和化學(xué)保護(hù)層等。 4電化學(xué)保護(hù) 對(duì)被保護(hù)的機(jī)械設(shè)備通以直流電流進(jìn)行極化，以消除電位差，使之達(dá)到某一電位時(shí)，被保護(hù)金屬的腐蝕可以很小甚至呈無腐蝕狀態(tài)。這種方法要求介質(zhì)必須是導(dǎo)電的、連續(xù)的。根據(jù)被保護(hù)設(shè)備所接電源極性，可分為： （1）陰極保護(hù)法 主要是在被保護(hù)金屬表面通以陰極直流電流，消除或減少

11、被保護(hù)金屬表面的腐蝕電池作用。 （2）陽極保護(hù)法 主要是在被保護(hù)金屬表面通以陽極直流電流，使其金屬表面生成鈍化膜，從而增大了腐蝕過程的阻力。 此外，可用一個(gè)比零件材料的化學(xué)性能更活潑的金屬鉚接到零件上，形成一個(gè)腐蝕電池，零件作為陰性，不會(huì)發(fā)生腐蝕。這種運(yùn)用電化學(xué)原理的方法常稱為犧牲陽極法。如在海洋中，航行的船舶底部常鉚接有鋅塊，以保護(hù)鐵殼不受海水腐蝕。 5添加緩蝕劑 在腐蝕性介質(zhì)中加人少量能減少腐蝕速度的物質(zhì)，即緩蝕劑，可減輕腐蝕。按化學(xué)性質(zhì)，緩蝕劑有無機(jī)和有機(jī)二種。如重鉻酸鉀、硝酸鈉、亞硫酸鈉等無機(jī)類，能在金屬表面形成保護(hù)，使金屬與介質(zhì)隔開；胺鹽、瓊脂、動(dòng)物膠、生物堿等有機(jī)化合物，能吸附在金

12、屬表面上，使金屬溶解和還原反應(yīng)都受到抑制，從而減輕金屬腐蝕。 6改變環(huán)境條件 即將環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)去除，以減少其腐蝕作用。如采用通風(fēng)、除濕、去除二氧化硫氣體等。對(duì)常用的金屬材料來說，把相對(duì)濕度控制在臨界濕度（5070）以下，可顯著減緩大氣腐蝕。在酸洗車間和電解車間里，合理設(shè)計(jì)地面坡度和排水溝，做好地面防腐蝕隔離層，來防止酸液滲透地面而使其凸起，以免損壞貯槽及機(jī)械基礎(chǔ)。第四節(jié) 機(jī)械零件的變形根據(jù)外力去除后變形能否恢復(fù)，機(jī)械零件或構(gòu)件的變形可分彈性變形和塑性變形。一、彈性變形。金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。二、塑性變形 機(jī)械零件在外載荷去除后留下來的一部分不可恢復(fù)的變

13、形稱為塑性變形或永久變形。思考題一、選擇題：1兩個(gè)接觸表面由于受相對(duì)低振幅振蕩運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損 ( D )A、粘著磨損 B、磨料磨損 C、疲勞磨損 D、微動(dòng)磨損。2當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個(gè)摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面所引起的磨損稱為 ( A )A、粘著磨損 B、磨料磨損 C、疲勞磨損 D、微動(dòng)磨損。3在摩擦過程中，金屬同時(shí)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬表面的腐蝕產(chǎn)物剝落，這種現(xiàn)象稱為 ( D )A、粘著磨損 B、磨料磨損 C、疲勞磨損 D、腐蝕磨損。二、簡(jiǎn)答題 ：1機(jī)械零件變形的種類？答：根據(jù)外力去除后變形能否恢復(fù)，機(jī)械零件或

14、構(gòu)件的變形可分彈性變形和塑性變形。彈性變形金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。塑性變形 機(jī)械零件在外載荷去除后留下來的一部分不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形或永久變形。第二章 機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)第一節(jié) 概述機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是指利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和儀器，根據(jù)機(jī)械設(shè)備（系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)）外部信息參數(shù)的變化來判斷機(jī)器內(nèi)部的工作狀態(tài)或機(jī)械結(jié)構(gòu)的損傷狀況，確定故障的性質(zhì)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是近年來國(guó)內(nèi)外發(fā)展較快的一門新興學(xué)科，它所包含的內(nèi)容比較廣泛，諸如機(jī)械狀態(tài)量（力、位移、振動(dòng)、噪聲、溫度、壓力和流量等）的監(jiān)測(cè)，狀態(tài)特征參數(shù)變化的辨識(shí)，機(jī)械產(chǎn)生振動(dòng)和損傷時(shí)的原因分

15、析、振源判斷、故障預(yù)防，機(jī)械零部件使用期間的可靠性分析和剩余壽命估計(jì)等等。機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是保障設(shè)備安全運(yùn)行的基本措施之。 所謂機(jī)械故障，就是指機(jī)械系統(tǒng)（零件、組件、部件或整臺(tái)設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組合）因偏離其設(shè)計(jì)狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。通常見到的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)不起來、機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、汽車制動(dòng)不靈等等現(xiàn)象都是機(jī)械故障的表現(xiàn)形式。 故障的分類方法有多種，不同的分類方法反映了機(jī)械故障的不同側(cè)面，對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行分類的目的是為了更好地針對(duì)不同的故障形式采取相應(yīng)的對(duì)策。對(duì)設(shè)備的診斷有不同的技術(shù)手段，較為常用的有振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷、噪聲監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)與診斷、油液診斷、無損探傷技術(shù)等。第二節(jié)

16、振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)3 機(jī)械振動(dòng)的一般描述機(jī)械振動(dòng)是指物體在平衡位置附近作往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，它表示機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的位移、速度。加速度量值的大小隨時(shí)間在其平均值上下交替重復(fù)變化的過程。簡(jiǎn)諧振動(dòng)1.簡(jiǎn)諧振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最基本、最簡(jiǎn)單的振動(dòng)形式。其振動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系可用正弦曲線表示，表達(dá)式為 x（t）Dsin （2tT）2.實(shí)測(cè)的機(jī)械振動(dòng)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在測(cè)試儀器的顯示屏上可以見到的是一條時(shí)間軸上的波形曲線。實(shí)際的振動(dòng)信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，無法用確定的時(shí)間函數(shù)來表達(dá)，只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法來描述。一般在時(shí)域振動(dòng)波形上提取和考察以下幾個(gè)特征值對(duì)被測(cè)機(jī)器的狀態(tài)作初步評(píng)價(jià)。（1）振幅l）峰值。2）平

17、均值。3）有效值。（2）頻率（3）相位二、機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的分析方法為從信號(hào)中提取對(duì)診斷有用的信息，我們必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，提取與狀態(tài)有關(guān)的特征參數(shù)。如果沒有信號(hào)的分析處理，就不可能得到正確的診斷結(jié)果。因此，信號(hào)處理是設(shè)備診斷中不可缺少的步驟。振動(dòng)信號(hào)的分析方法，可按信號(hào)處理方式的不同分為幅域分析、時(shí)域分析以及頻域分析。不同的分析方法是從不同的角度觀察、分析信號(hào)，使信號(hào)處理的結(jié)果更加豐富。1數(shù)字信號(hào)處理機(jī)械故障診斷與監(jiān)測(cè)所需的各種機(jī)械狀態(tài)量（振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等）一般用相應(yīng)的傳感器換為電信號(hào)再進(jìn)行深處理。通常傳感器獲得的信號(hào)為模擬信號(hào)，它是隨時(shí)間連續(xù)變化的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，

18、信號(hào)分析中一般都將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種計(jì)算和處理。2振動(dòng)信號(hào)的幅值域分析3振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域分析4振動(dòng)信號(hào)的頻域分析三、振動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)及其選擇1測(cè)定多數(shù)的選定通常用于描述機(jī)械振動(dòng)響應(yīng)的三個(gè)參數(shù)是位移、速度、加速度。從測(cè)量的靈敏度和動(dòng)態(tài) 范圍考慮，高頻時(shí)的振動(dòng)強(qiáng)度由加速度值度量，中頻時(shí)的振動(dòng)強(qiáng)度由速度值度量，低頻時(shí)的 振動(dòng)強(qiáng)度由位移值度量。從異常的種類考慮，沖擊是主要問題時(shí)應(yīng)測(cè)量加速度，振動(dòng)能量和 疲勞是主要問題時(shí)應(yīng)測(cè)量速度，振動(dòng)的幅度和位移是主要問題時(shí)應(yīng)測(cè)量位移。對(duì)于大多數(shù)機(jī) 器來說，速度是最佳參數(shù)，這是許多振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)采用該參數(shù)的原因之一。2測(cè)量位置的選定首先應(yīng)確定是測(cè)量軸振動(dòng)還是軸承振動(dòng)。

19、一般說來，監(jiān)測(cè)軸比測(cè)試軸承座或機(jī)殼的振動(dòng)信息更為直接和有效。在出現(xiàn)故障時(shí)，轉(zhuǎn)子上振動(dòng)的變化比軸承座或機(jī)殼要敏感得多。不過，監(jiān)測(cè)軸的振動(dòng)常常要比測(cè)量軸承座或外殼的振動(dòng)需要更高的測(cè)試條件和技術(shù)，其中最基本的條件是能夠合理地安裝傳感器。測(cè)量轉(zhuǎn)子振動(dòng)的非接觸式渦流傳感器安裝前一般需要加工設(shè)備外殼，保證傳感器與軸頸之間沒有其它物體。在高速大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，傳感器的安裝位置常常是在制造時(shí)就留下的，目的是對(duì)設(shè)備實(shí)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。而對(duì)低速中。小設(shè)備身來說，常常不具備這種條件，在此情況下，可以選擇在軸承座或機(jī)殼上放置傳感器進(jìn)行測(cè)試。其次應(yīng)確定測(cè)點(diǎn)位置。一般情況下，測(cè)點(diǎn)位置選擇的總原則是：能對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)作出全面的

20、描述；應(yīng)是設(shè)備振動(dòng)的敏感點(diǎn)；應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)；應(yīng)是容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點(diǎn)。一般測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在接觸良好、表面光滑、局部剛度較大的部位。值得注意的是，測(cè)點(diǎn)一經(jīng)確定之后，就要經(jīng)常在同一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。特別是高頻振動(dòng)，測(cè)點(diǎn)對(duì)測(cè)定位的影響更大。為此，確定測(cè)點(diǎn)后必須作出記號(hào)，并且每次都要在固定位置測(cè)量。如機(jī)座、軸承座，一般都選為典型測(cè)點(diǎn)。通常對(duì)于大型設(shè)備，必須在機(jī)器的前中后、上下左右等部位上設(shè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。在監(jiān)測(cè)中還可根據(jù)實(shí)際需要和經(jīng)驗(yàn)增加特定測(cè)點(diǎn)。不論是測(cè)軸承振動(dòng)還是測(cè)軸振動(dòng)，都需要從軸向、水平和垂直三個(gè)方向測(cè)量。考慮到測(cè)量效率及經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)根據(jù)機(jī)械容易產(chǎn)生的異常情況來確定重點(diǎn)測(cè)量方向。3振

21、動(dòng)監(jiān)測(cè)的周期監(jiān)測(cè)周期的確定應(yīng)以能及時(shí)反映設(shè)備狀態(tài)變化為前提，根據(jù)設(shè)備的不同種類及其所處的工況確定振動(dòng)監(jiān)測(cè)周期。通常有以下幾類：（1）定期檢測(cè) 即每隔一定的時(shí)間間隔對(duì)設(shè)備檢測(cè)一次，間隔的長(zhǎng)短與設(shè)備類型及狀態(tài)有關(guān)。高速、大型的關(guān)鍵設(shè)備，振動(dòng)狀態(tài)變化明顯的設(shè)備，新安裝及維修后的設(shè)備都應(yīng)較頻繁檢測(cè)，直至運(yùn)轉(zhuǎn)正常。（2）隨機(jī)檢驗(yàn) 對(duì)不重要的設(shè)備，一般不定期地進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異?，F(xiàn)象時(shí)，可臨時(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和診斷。（3）長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè) 對(duì)部分大型關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，一旦測(cè)定值超過設(shè)定的門檻值即進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而對(duì)機(jī)器采取相應(yīng)的保護(hù)措施。四、振動(dòng)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)衡量機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，一般可分為絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)判

22、斷標(biāo)準(zhǔn)和類比判斷標(biāo)準(zhǔn)三大類。 （1）絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn) 絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)是將被測(cè)量值與事先設(shè)定的“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)檻值” 相比較以判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一類標(biāo)準(zhǔn)。（2）相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于有些設(shè)備，由于規(guī)格、產(chǎn)量、重要性等因素難以確定絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此將設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所測(cè)得的值定為初始值，然后對(duì)同一部位進(jìn)行測(cè)定并進(jìn)行比較，實(shí)測(cè)值與初始值相比的倍數(shù)叫相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。（3）類比判斷標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)臺(tái)同樣規(guī)格的設(shè)備在相同條件下運(yùn)行時(shí)，通過對(duì)各設(shè)備相同部的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，可以確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。類比時(shí)所確定的機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)振動(dòng)的許值即為類比判斷標(biāo)準(zhǔn)。 需要注意的是，絕對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)是在規(guī)定的檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上制定的標(biāo)準(zhǔn)，因此必須注意適用頻率范

23、圍，并且必須按規(guī)定的方法進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)。適用于所有設(shè)備的絕對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)不存在的，因此一般都是兼用絕對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)和類比判定標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能獲準(zhǔn)確、可靠的診斷結(jié)果。五、振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷的常用儀器設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷所用的典型儀器設(shè)備包括測(cè)振傳感器、信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)記錄儀、信號(hào)分析與處理設(shè)備等。傳感器將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為適于電測(cè)的電量，經(jīng)信號(hào)調(diào)理器進(jìn)行發(fā)大、濾波、阻抗變換后，可用信號(hào)記錄儀將所測(cè)振動(dòng)信號(hào)記錄、存儲(chǔ)下來，也可直接輸人到信號(hào)分析與處理設(shè)備，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行各種分析、處理，取得所要的數(shù)據(jù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)分析與處理已逐漸由以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)視、分析系統(tǒng)來完成。第三節(jié) 噪聲監(jiān)

24、測(cè)與診斷技術(shù)機(jī)器運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲是反映機(jī)器工作狀態(tài)的診斷信息的重要來源。只要抓住所研究的機(jī)器零部件的生振發(fā)聲的機(jī)理和特征，就可對(duì)機(jī)器的狀態(tài)進(jìn)行診斷。在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)中，噪聲監(jiān)測(cè)也是較常用的方法之一。本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹噪聲測(cè)量中的基本概念及方法。3 噪聲測(cè)量聲音的主要特征量為聲壓、聲強(qiáng)、頻率，質(zhì)點(diǎn)振速和聲功率等，其中聲壓和聲強(qiáng)是兩個(gè)主要參數(shù)，也是測(cè)量的主要對(duì)象。噪聲測(cè)量系統(tǒng)有傳聲器、放大器和記錄器，以及分析裝置等。傳聲器的作用是將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，測(cè)量中常用電容傳聲器或壓電陶瓷傳聲器。由于傳聲器的輸出阻抗很高，所以需加前置放大器進(jìn)行阻抗變換。在兩放大器之間通常還插人

25、帶通濾波器和計(jì)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，前者能夠截取某頻帶信號(hào)，對(duì)噪聲進(jìn)行頻譜分析；后者則可以獲得不同的計(jì)權(quán)聲級(jí)。輸出放大器的輸出信號(hào)必須經(jīng)檢波電路和顯示裝置，以讀出總聲級(jí)，A、B、C、D計(jì)權(quán)聲級(jí)或各頻帶聲級(jí)。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在機(jī)器噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)中，廣泛采用FFT分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)的聲源頻譜分析。另外還采用了雙話筒互譜技術(shù)進(jìn)行聲強(qiáng)測(cè)量，利用聲強(qiáng)的方向性進(jìn)行故障定位和現(xiàn)場(chǎng)條件下的聲功率級(jí)的確定。3 噪聲測(cè)且用的傳聲器傳聲器包括兩部分，一是將聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的聲接受器。聲接受器具有力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)，如振膜。傳聲器置于聲場(chǎng)中，聲膜在聲的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)。二是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。傳聲器依靠這兩部分，可

26、以把聲壓的輸人信號(hào)轉(zhuǎn)換成電能輸出。傳聲器的主要技術(shù)指標(biāo)包括靈敏度（靈敏度級(jí)）、頻率特性、噪聲級(jí)及其指向特性等。 傳聲器按機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的方式不同，分為電容式傳聲器、壓電式傳聲器和駐極體式傳聲器。另外，傳聲器按膜片受力方式不同可分為壓強(qiáng)式、壓差式和壓強(qiáng)壓差復(fù)合式等類型。2聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)是現(xiàn)場(chǎng)噪聲測(cè)量中最基本的噪聲測(cè)量?jī)x器，可直接測(cè)量出聲壓級(jí)。一般由傳聲器、輸人放大器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、帶通濾波器、輸出放大器、檢波器和顯示裝置組成。3聲強(qiáng)測(cè)量聲強(qiáng)測(cè)量具有許多優(yōu)點(diǎn)，用它可判斷噪聲源的位置，求出噪聲發(fā)射功率，可以個(gè)需要在聲室、混響室等特殊聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行。聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x由聲強(qiáng)探頭、分析處理儀器及顯示儀器等部分組成。

27、聲強(qiáng)探頭由兩個(gè)傳聲器組成，具有明顯的指向特性。聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x可以在現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量和尋找聲源，具有較高的使用價(jià)值。4聲功率的測(cè)量聲源聲功率等于包圍聲源的面積乘以通過此表面的聲強(qiáng)通量。因此，可以用測(cè)量聲強(qiáng)的方法計(jì)算聲源聲功率。當(dāng)聲源放在某封閉測(cè)量表面以外時(shí)，通過此封閉表面的凈聲強(qiáng)通量等于零。所以，凡是在封閉測(cè)量表面以外的聲源，對(duì)封閉表面內(nèi)聲源的聲功率沒有影響。二、噪聲源與故障源識(shí)別噪聲監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是通過噪聲測(cè)量和分析來確定機(jī)器設(shè)備故障的部位和程度。首先必須尋找和估計(jì)噪聲源，進(jìn)而研究其頻率組成和各分量的變化情況，從中提取機(jī)器運(yùn)行狀況的信息。第四節(jié) 溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)故障的一個(gè)明顯特征就是溫度的

28、升高，同時(shí)溫度的異常變化又是引發(fā)設(shè)備故障的一個(gè)重要因素。因此，溫度與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，溫度監(jiān)測(cè)在設(shè)備故障診斷技術(shù)體系中占有重要的地位。一、溫度測(cè)量基礎(chǔ)1溫度與溫標(biāo)（1）溫度 溫度是一個(gè)很重要的物理量，它表示物體的冷熱程度，也是物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。（2）溫標(biāo) 用來量度物體溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度叫作溫度標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱溫標(biāo)。各種各樣溫度計(jì)的數(shù)值都是由溫標(biāo)決定的，有華氏、攝氏、列氏、理想氣體、熱力學(xué)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)等。其中攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)最常用，二者的關(guān)系為: tT -273.15攝氏溫度的數(shù)值是以 273.15K為起點(diǎn)（t=0），而熱力學(xué)溫度以0K為起點(diǎn)。2溫度測(cè)見方式溫度測(cè)量方式可分為

29、接觸式與非接觸式兩類。當(dāng)把溫度計(jì)和被測(cè)物的表面很好地接觸后，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到熱平衡，則二者的溫度必然相等，溫度計(jì)顯示的溫度即為被測(cè)物表面的溫度，這種方式稱為接觸式測(cè)溫。非接觸測(cè)溫是利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理來測(cè)定物體的溫度。由于感溫元件不與被測(cè)物體接觸，因而不會(huì)改變被測(cè)物體的溫度分布，且輻射熱與光速一樣快，故熱慣性很小。二、接觸式溫度測(cè)量1. 熱膨脹式溫度計(jì)這種溫度計(jì)是利用液體或固體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的，如水銀溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)。壓力表式溫度計(jì)等。2電阻式溫度計(jì)電阻式溫度計(jì)的感溫元件是用電阻值隨溫度變化而改變的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)溫度變化時(shí)，感溫元件的電阻隨溫度而變化，通

30、過測(cè)量回路的轉(zhuǎn)換，在顯示器上顯示出溫度值。3熱電偶溫度計(jì)熱電偶測(cè)溫的基本原理 由兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路中，如果使兩個(gè)接點(diǎn)處于不同的溫度，回路就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)，稱為熱電勢(shì)，這一現(xiàn)象即是熱電效應(yīng)，組成的器件為熱電偶。若使熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)溫度不變，即產(chǎn)生的熱電勢(shì)只和另一個(gè)接點(diǎn)的溫度有關(guān)，因此，測(cè)量熱電勢(shì)的大小，就可知道該接點(diǎn)的溫度值了。組成熱電偶的兩種導(dǎo)體，稱為熱電極。三、非接觸式測(cè)溫在太陽光譜中，位于紅光光譜之外的區(qū)域里存在著一種看不見的、具有強(qiáng)烈熱效應(yīng)的輻射波，稱為紅外線。自然界中的任何物體，只要它本身的溫度高于熱力學(xué)零度，就會(huì)產(chǎn)生熱輻射。物體溫度不同，輻射的波長(zhǎng)組成成分不同，輻

31、射能的大小也不同，該能量中包含可見光與不可見的紅外線兩部分。第五節(jié) 油液監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)油液監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展起來的用于機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷新技術(shù)，尤其在監(jiān)測(cè)與診斷發(fā)動(dòng)機(jī)。齒輪傳動(dòng)、軸承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等方面，該技術(shù)取得了顯著的成果，獲得了廣泛應(yīng)用。油液監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)通常包括理化性能分析技術(shù)、鐵譜分析技術(shù)、光譜分析技術(shù)、顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)等，它們實(shí)現(xiàn)對(duì)油樣中所含磨粒的數(shù)量、大小、形態(tài)、成分等及其變化，油品的劣化變質(zhì)程度等的分析。第六節(jié) 無損檢測(cè)技術(shù) 一、無損檢測(cè)技術(shù)概述 無損檢測(cè)技術(shù)，是指在不破壞或不改變被檢物體的前提下，利用物質(zhì)因存在缺陷而使其某一物理性能發(fā)生變化的特點(diǎn)，完成對(duì)該

32、物體的檢測(cè)與評(píng)價(jià)的技術(shù)手段的總稱。它由無損檢測(cè)和無損評(píng)價(jià)兩個(gè)不可分割的部分組成。 一個(gè)設(shè)備在制造過程中，可能產(chǎn)生各種各樣的缺陷，如裂紋、疏松、氣泡、夾渣、未焊透和脫粘等；在運(yùn)行過程中，由于應(yīng)力、疲勞、腐蝕等因素的影響，各類缺陷又會(huì)不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展?，F(xiàn)代無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)，不但要檢測(cè)出缺陷的存在，而且要對(duì)其作出定性、定量評(píng)定，其中包括對(duì)缺陷的定量測(cè)量（形狀、大小、位置、取向。內(nèi)含物等），進(jìn)而對(duì)有缺陷的設(shè)備分析其缺陷的危害程度，以便在保障安全運(yùn)行的條件下，作出帶傷設(shè)備可否繼續(xù)服役的選擇，避免由于設(shè)備不必要的檢修和更換所造成的浪費(fèi)?，F(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了更加完善的理論

33、和新的物質(zhì)基礎(chǔ)，使其在機(jī)械、冶金、航空航天、原子能、國(guó)防、交通、電力、石油化工等多種工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。無損檢測(cè)技術(shù)包括超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、渦流檢測(cè)等常規(guī)技術(shù)以及聲發(fā)射檢測(cè)、激光全息檢測(cè)、微波檢測(cè)等新技術(shù)。X射線、超聲、渦流、磁粉、滲透等常規(guī)的幾種測(cè)試方法較成熟。二、超聲波檢測(cè)超聲波檢測(cè)就是利用電振蕩在發(fā)射探頭中激發(fā)高頻超聲波，人射到被檢物內(nèi)部后，若遇到缺陷，超聲波會(huì)被反射、散射或衰減，再用接收探頭接收從缺陷處反射回來（反射法）或穿過被檢工件后（穿透法）的超聲波，并將其在顯示儀表上顯示出來，通過觀察與分析反攝波或透射波的時(shí)延與衰減情況，即可獲得物體內(nèi)部有無缺陷以及缺

34、陷的位置、大小及其性質(zhì)等方面的信息，并由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范判定缺陷的危害程度的方法。（一）超聲波基礎(chǔ)1超聲波及其特性超聲波是一種質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率高于20kHz的機(jī)械波。無損檢測(cè)用的超聲波頻率范圍為025MHz，其中最常用的頻段為l5MHz。超聲波有如下特性：(1). 指向性好 超聲波是一種頻率很高、波長(zhǎng)很短的機(jī)械波，在無損檢測(cè)中使用的超聲波波長(zhǎng)為毫米數(shù)量級(jí)。它像光波一樣具有很好的指向性，可以定向發(fā)射。（2）穿透能力強(qiáng) 超聲波的能量較高，在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)能量損失小，傳播距遠(yuǎn)，穿透能力強(qiáng)。2超聲波的分類根據(jù)波動(dòng)傳播時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的相互關(guān)系的不同，可將超聲波分為縱波、橫波、表面波和

35、板波等。（二）超聲波檢測(cè)設(shè)備1. 超聲波探頭的功能就是將電能轉(zhuǎn)換為超聲能（發(fā)射探頭）和將超聲能轉(zhuǎn)換為電能（接收探頭），其性能的好壞對(duì)超聲波檢測(cè)的成功與否起關(guān)鍵性作用。超聲波檢測(cè)用的探頭多為壓電型，其作用原理為壓電晶體在高頻電振蕩的激勵(lì)下產(chǎn)生高頻機(jī)械振動(dòng)，并發(fā)射超聲波（發(fā)射探頭）；或在超聲波的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形，并因此產(chǎn)生電荷（接收探頭）。2超聲波檢測(cè)儀超聲波檢測(cè)儀的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于探頭，使之發(fā)射超聲波，同時(shí)，還將探頭接收的電信號(hào)進(jìn)行濾波、檢波和放大等，并以一定的方式將檢測(cè)結(jié)果顯示出來，人們依此獲得被 檢工件內(nèi)部有無缺陷以及缺陷的位置、大小和性質(zhì)等方面的信息。1）按超聲波的連續(xù)性，可將超聲

36、波檢測(cè)儀分為脈沖波檢測(cè)儀、連續(xù)波檢測(cè)儀、調(diào)頻波檢測(cè)儀器等。2）按缺陷顯示的方式分。按超聲波檢測(cè)儀顯示缺陷的方式不同，可將其分為A型、B型和C型等三種類型。三、射線檢測(cè)1射線檢測(cè)的基本原理射線檢測(cè)是以X射線、射線和中子射線等易于穿透物質(zhì)的特性為基礎(chǔ)的。其基本工作原理為：射線在穿過物質(zhì)的過程中，由于受到物質(zhì)的散射和吸收作用而使其強(qiáng)度衰減，強(qiáng)度衰減的程度取決于物體材料的性質(zhì)、射線種類及其穿透距離。當(dāng)把強(qiáng)度均勻的射線照射事體上一個(gè)側(cè)面，在物體的另一側(cè)使透過的射線在照相底片上感光、顯影后，就可得到與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)或缺陷相對(duì)應(yīng)的黑度不同的圖像，即射線底片。通過觀察射線底片，就可檢測(cè)物體表面或內(nèi)部的缺陷，包括

37、缺陷的種類、大小和分布情況并作出評(píng)價(jià)。射線檢測(cè)缺陷的形狀非常直觀，對(duì)缺陷的尺寸、性質(zhì)等情況判斷比較容易。采用計(jì)算計(jì)輔助斷層掃描法還可以了解斷面的情況，可以進(jìn)行自動(dòng)化分析。射線檢測(cè)對(duì)所測(cè)試檢查物體既不破壞也不污染，但射線檢測(cè)成本較高，且對(duì)人體有害，在檢測(cè)過程中必須注意要妥善護(hù)。工業(yè)上常用的是X射線、射線檢測(cè)。2X射線、射線及其檢測(cè)裝置X射線與射線都是電磁波。它們具有波動(dòng)性、粒子性，都可產(chǎn)生反射、折射、干涉、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子效應(yīng)等。它們又是不可見光，不帶電荷，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)影響；能透過可見光不能透過的物質(zhì)，使物質(zhì)起光化學(xué)反應(yīng)；能使照相膠片感光；能使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。射線是由放射性同位素的

38、原子核在衰變過程中產(chǎn)生的。它是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，它的輻射是從原子核里釋放出來的。射線是由原子核從激發(fā)能級(jí)躍遷到較低能級(jí)的產(chǎn)物，因此它的發(fā)生不同于原子核外電殼層放出的X射線。射線與X射線雖然產(chǎn)生的機(jī)理不同，但同屬電磁波，性質(zhì)很相似，只不過射線的波長(zhǎng)比一般X射線更短。X射線檢測(cè)裝置通常分為兩大類：一類為移動(dòng)式X射線機(jī)，另一類為攜帶式X射線機(jī)。移動(dòng)式X射線機(jī)通常體積和重量都較大，適合于實(shí)驗(yàn)室或車間使用，它們采用的電壓、電流也較大，可以透照較厚的物體和工件。便攜式X射線機(jī)體積小，重量輕，適用于流動(dòng)性檢驗(yàn)或大型設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)探傷。射線檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)比X射線檢測(cè)裝置要簡(jiǎn)單得多，價(jià)格便宜、使用方便。射線檢測(cè)

39、、探傷一般多采用照相方法進(jìn)行工作。射線檢測(cè)裝置使用靈活方便，不易發(fā)生故障，并且能按照需要的情況發(fā)射一定寬度的錐形射線束或進(jìn)行圓周曝光探測(cè)管形工件的缺陷。但必須很好地做到預(yù)防射線對(duì)人體的危害。3射線檢測(cè)的操作過程射線檢測(cè)包括X射線、射線和中子射線三種。對(duì)射線穿過物質(zhì)后的強(qiáng)度檢測(cè)方法有：直接照相法、間接照相法和透視法等多種。其中，對(duì)微小缺陷的檢測(cè)以X射線和射線的直接照相法最為理想。其典型操作的簡(jiǎn)單過程如下：一般把被檢物安放在離X射線裝置或射線裝置0。51m處，將被檢物按射線穿透厚度為最小的方向放置，把膠片盒緊貼在被檢物的背后，讓X射線或射線照射一定時(shí)間（幾分鐘至幾十分鐘不等）進(jìn)行充分曝光。把曝光后

40、的膠片在暗室中進(jìn)行顯影、定影、水洗和干燥。再將于燥的底片放在顯示屏的觀察燈上觀察，根據(jù)底片的黑度和圖像來判斷缺陷的種類、大小和數(shù)量，隨后按通行的要求和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)缺陷進(jìn)行等級(jí)分類。4射線檢測(cè)（照相法）的特點(diǎn)和適用范圍射線檢測(cè)是一種常用于檢測(cè)物體內(nèi)部缺陷的無損檢測(cè)方法。它幾乎適用于所有的材料，檢測(cè)結(jié)果（照相底片）可永久保存。但從檢測(cè)結(jié)果很難辨別缺陷的深度，要求在被檢試件的兩面都能操作，對(duì)厚的試件曝光時(shí)間需要很長(zhǎng)。對(duì)厚的被檢測(cè)物來說，可使用硬X射線或射線；對(duì)薄的被檢物則使用軟X射線。射線穿透物質(zhì)的最大厚度為：鋼鐵約450mm、銅約350mm、鋁約1200mm。對(duì)于氣孔、夾渣和鑄造孔洞等缺陷，在X射線透射

41、方向有較明顯的厚度差別，即使很小的缺陷也較容易檢查出來。而對(duì)于如裂紋等雖有一定的投影面積但厚度很薄的一類缺陷，只有用與裂紋方向平行的X射線照射時(shí)，才能夠檢查出來，而用與裂紋面幾乎垂直的射線照射時(shí)就很難查出。因此，有時(shí)要改變照射方向來進(jìn)行照相。觀察一張透射底片能夠直觀地知道缺陷的兩維形狀大小及分布，并能估計(jì)缺陷的種類，但無法知道缺陷厚度以及離表面的位置等信息。要了解這些信息，就必須用不同照射方向的兩張或更多張底片。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意到射線輻射對(duì)人體健康（包括遺傳因素）的損害作用。X射線在切斷電源后就不再發(fā)生，而同位素射線（如射線）是源源不斷地發(fā)生的。此外，還應(yīng)特別注意，射線不只是筆直地向前輻射

42、，它還可通過被檢物、周圍的墻壁、地板以及天花板等障礙物進(jìn)行反射與透射傳播。其次還應(yīng)注意，X射線裝置是在幾萬乃至幾十萬伏高電壓下工作的，通常雖有充分的絕緣，但也必須注意防止意外的高壓危險(xiǎn)。四、渦流檢測(cè)1渦流檢測(cè)的基本原理渦流檢測(cè)是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。當(dāng)把一個(gè)通有交流電的線圈靠近金屬導(dǎo)體時(shí)，由于電磁耦合作用，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流的流線在金屬體內(nèi)自行閉合，通常就稱它為電渦流。此電渦流又反過來作用于原線圈而使其電磁特性（等效阻抗、等效電感和品質(zhì)因素）發(fā)生改變，其變化情況與導(dǎo)體的種類、形狀以及材質(zhì)均勻度等因素有關(guān)，同時(shí)還與線圈與導(dǎo)體之間的相對(duì)距離和線圈本身的特性有關(guān)。當(dāng)固定后兩者不變時(shí)

43、，則線圈電磁特性的變化就反應(yīng)了導(dǎo)體性質(zhì)的變化。這樣，通過檢測(cè)線圈的電磁特性的變化，即可獲得關(guān)于被檢試件的材質(zhì)均勻件以及缺陷的種類、形狀和大小等方面的信息，這就是電渦流檢測(cè)的簡(jiǎn)單原理。2渦流檢測(cè)的特點(diǎn)與適用范圍電渦流檢測(cè)具有如下的特征：檢測(cè)結(jié)果可以直接以電信號(hào)輸出，故可用于自動(dòng)化檢測(cè)；由于實(shí)行非接觸式檢測(cè)，所以檢測(cè)速度很快；適用范圍較廣，除可用于檢測(cè)缺陷外，還可用于檢測(cè)材質(zhì)的變化、形狀與尺寸的變化等；對(duì)形狀復(fù)雜的試件檢測(cè)有困難；對(duì)表面下較深部位的缺陷檢測(cè)困難；除檢測(cè)項(xiàng)目外，試件材料的其它因素一般也會(huì)引起輸出的變化，成為干擾信號(hào)；難以直接從檢測(cè)所得的顯示信號(hào)來判別缺陷的種類。由以上渦流檢測(cè)的原理及

44、其特性可知，渦流檢測(cè)適用于由鋼鐵、有色金屬以及石墨等導(dǎo)電材料所制成的試件，而不適用于玻璃、石頭和合成樹脂等非導(dǎo)電材料的檢測(cè)。從檢測(cè)對(duì)象來說，電渦流方法適用于如下項(xiàng)目的檢測(cè)：（1）缺陷檢測(cè) 檢測(cè)試件表面或近表面的內(nèi)部缺陷。（2）材質(zhì)檢測(cè) 檢測(cè)金屬的種類、成分、熱處理狀態(tài)等變化。（3）尺寸檢測(cè) 檢測(cè)試件的尺寸、涂膜厚度、腐蝕狀況和變形等。（4）形狀檢測(cè) 檢測(cè)試件形狀的變化情況。3電渦流檢測(cè)的應(yīng)用電渦流檢測(cè)可用于位移、振幅、厚度、轉(zhuǎn)速等測(cè)量及探傷，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。五、磁粉探傷1磁粉檢測(cè)的基本原理把一根中間有橫向裂紋的強(qiáng)磁性材料（鋼鐵等）試件進(jìn)行磁化處理后，可以認(rèn)為磁化的材料是許多小磁鐵的集合體。

45、在沒有缺陷的連續(xù)部分，由于小磁鐵的N、S磁極互相抵消，而不呈現(xiàn)出磁極，而在裂紋等缺陷處，由于磁性的不連續(xù)則呈現(xiàn)磁極。在缺陷附近的磁力線繞過空間出現(xiàn)在外面，此即缺陷漏磁。缺陷附近所產(chǎn)生的稱作為缺陷的漏磁場(chǎng)的磁場(chǎng)，其強(qiáng)度取決于缺陷的尺寸、位置及試件的磁化強(qiáng)度等。這樣，當(dāng)把磁粉散落在試件上時(shí)，在裂紋處就會(huì)吸附磁粉。磁粉檢測(cè)就是利用磁化后的試件材料在缺陷處會(huì)吸附磁粉，以此來顯示缺陷存在的一種檢測(cè)方法。 磁粉檢測(cè)方法可以用于探測(cè)鐵磁性材料及構(gòu)件的表面和近表面缺陷。對(duì)存在于淺表 面的裂紋、折疊、夾層、夾渣等缺陷極為敏感。一般情況下，采用交流電磁化適用于檢查Zmm以內(nèi)的淺表面缺陷，采用直流電磁化適用于檢查

46、6mm以內(nèi)的表面缺陷。隨著深度的變化，探測(cè)缺陷的能力迅速下降。2磁粉檢測(cè)的基本步驟（1）預(yù)處理 有機(jī)溶劑清洗試件表面的油脂、涂料以及鐵銹等。用干磁粉時(shí)還要使試件的表面干燥。 （2）磁化 磁化是磁粉檢測(cè)的關(guān)鍵步驟。首先應(yīng)根據(jù)缺陷特性與試件形狀選定磁化方法，其次還應(yīng)根據(jù)磁化方法、磁粉、試件的材質(zhì)、形狀、尺寸等確定磁化電流值，使得試件的表面有效磁場(chǎng)的磁通密度達(dá)到試什材料飽和磁通密度的8090。（3）施加磁粉 干磁粉是在空氣中分散地撒上，濕磁粉是把磁粉調(diào)勻在水或無色透明的煤油中作為磁懸液來使用的。把粉或磁懸液撒在磁化的試件上叫做施加磁粉。它分連續(xù)法和剩磁法兩種。連續(xù)法是在試件加有磁場(chǎng)的狀態(tài)下施加磁粉的

47、，巨磁場(chǎng)一直持續(xù)到施加完成為止。而剩磁法則是在磁化過后施加磁粉的。（4）觀察與記錄 磁粉痕跡的觀察是在施加磁粉后進(jìn)行的。用非熒光磁粉時(shí)，在光線明亮的地方進(jìn)行觀察；而用熒光磁粉時(shí)，則在暗室用紫外線燈進(jìn)行觀察。應(yīng)該注意，在材質(zhì)改變的界面處和截面大小突然變化的部位，即使沒有缺陷，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)磁粉痕跡，此即假痕跡。要確認(rèn)磁粉痕跡是不是缺陷，需用其它檢測(cè)方法重新進(jìn)行檢測(cè)才能確定。（5）后處理 檢測(cè)完成后，按需要進(jìn)行退磁、除去磁粉和防銹處理。退磁時(shí)，一邊使磁場(chǎng)反向，一邊降低磁場(chǎng)強(qiáng)度。退磁有直流法和交流法兩種。3磁粉檢測(cè)的特點(diǎn)和適用范圍磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鋼鐵材料的裂紋等表面缺陷，其特征如下：特別適宜對(duì)鋼鐵等

48、強(qiáng)磁性材料的表面缺陷檢測(cè)；表面沒有開口但深度很淺的裂紋也可以探測(cè)；對(duì)于奧氏體不銹鋼那樣的非磁性材料是不適用的；能檢測(cè)出缺陷的位置和表面的長(zhǎng)度，但不能檢測(cè)出缺陷的深度。此外，對(duì)內(nèi)部缺陷的檢測(cè)還有閑難。六、滲透檢測(cè)1滲透檢測(cè)的基本原理滲透檢測(cè)是一種最簡(jiǎn)單的無損檢測(cè)方法，用于檢測(cè)表面開口缺陷，幾乎適用于所有材質(zhì)的試件和各種形狀的表面。它所依據(jù)的基本原理是應(yīng)用液體表面張力對(duì)固體產(chǎn)生的浸潤(rùn)作用，以及液體的相互乳化作用等特性來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。檢測(cè)時(shí)將滲透劑涂于被檢試件的表面，當(dāng)表面有開口缺陷時(shí)，滲透劑將滲透到缺陷中。去除表面多余的部分，再涂以顯像劑，在適當(dāng)?shù)墓饩€下即可顯示放大廠的缺陷圖像的痕跡，從而能夠用肉眼

49、檢查出試件表面的開口缺陷。2滲透檢測(cè)的操作步驟（1）預(yù)處理 清除試件表面的油脂。涂料、鐵銹及污物等。（2）滲透 將試件浸漬于滲透液中或者用噴霧器或刷子等工具把滲透液涂在試件表面，讓滲透劑有足夠的時(shí)間充分地滲人到缺陷中。滲透時(shí)間取決于滲透劑、試件材質(zhì)、缺陷種類及大小等。（3）乳化處理 為了使?jié)B透液容易被水清洗，對(duì)某些滲透液有時(shí)還要進(jìn)行乳化處理，噴上乳化劑。（4）清洗 用水或清洗劑去除附著在試件表面的殘余滲透劑。（5）顯像 將顯像劑涂敷在試件表面b，殘留在缺陷中的滲透劑就會(huì)被顯像劑吸出，到表面上形成放大的帶色顯示痕跡。此過程中，顯像劑吸出全部滲透劑并使其充分?jǐn)U散的時(shí)間稱為顯像時(shí)間。（6）觀察 熒光

50、滲透檢測(cè)的觀察必須在暗室內(nèi)用紫外線燈照射。而著色滲透檢測(cè)法在一定亮度的可見光下即可以觀察出紅色的缺陷痕跡。（7）后處理 檢測(cè)結(jié)束后，清除表面殘留的顯像劑，以防腐蝕被檢測(cè)表面。3滲透檢測(cè)方法根據(jù)不同的滲透液和不同的清洗方式，滲透檢測(cè)法可以分為幾種類型。l）根據(jù)滲透液的不同色調(diào)，滲透檢測(cè)可分為熒光法和著色法兩種。其中，熒光滲透檢測(cè)法是采用含熒光材料的滲透液進(jìn)行檢測(cè)，使缺陷顯示痕跡發(fā)出黃綠色的光線。熒光滲透檢測(cè)的觀察必須在暗室里采用紫外線燈進(jìn)行。而著色滲透檢測(cè)法是采用含紅色染料的滲透液進(jìn)行檢測(cè)的，它在自然光或在白光下可以觀察出紅色的缺陷痕跡。與熒光滲透法相比，著色滲透檢測(cè)法受場(chǎng)所、電鍍和檢測(cè)裝置等條

51、件的限制較小。2）根據(jù)清洗滲透液形式的不同，可以分為水洗型滲透檢測(cè)法、后乳化型滲透檢測(cè)法和溶劑去除型滲透檢測(cè)法三種。水洗型滲透液可以直接用水清洗干凈；而后乳化型滲透液要把乳化劑加到試件表面的滲透液上以后，再用水洗凈；溶劑去除型滲透檢測(cè)法所用的滲透液要用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗去除。滲透檢測(cè)法的顯像法有濕式顯像、快干式顯像、干式顯像和無顯像劉式顯像四種。l）濕式顯像法是把白色微細(xì)粉末狀的顯像材料調(diào)勻在水中作為濕式顯像劑的一種方法把試件浸漬在顯像劑中或者用噴霧器把顯像劑噴在試件上，當(dāng)顯像劑干燥時(shí)，在試件表面就形成白色顯像薄膜，由白色顯像薄膜吸出缺陷中的滲透液而形成顯示痕跡。這種方法適用于大批量試件的檢測(cè)，

52、其中水洗型熒光滲透檢測(cè)法用得較多。2）快干式顯像法是把白色微細(xì)粉末狀的顯像材料調(diào)勻在高揮發(fā)性的有機(jī)溶劑中。該發(fā)法的操作極為簡(jiǎn)單，在溶劑去除型熒光或著色滲透檢測(cè)法中用得較多。3）干式顯像法是直接使用干燥的白色微細(xì)粉末狀顯像材料作為顯像劑的一種方法。把試件放在顯像劑中或者把試件放在顯像裝置中，再用噴粉的辦法來涂敷顯像劑，使顯像劑附著在試件表面，從缺陷中吸出滲透液而在表面形成固定的顯示痕跡。用這種方法，缺陷部位所附著的顯像劑粒子全都附在滲透劑上，而沒有滲透劑的部分就不附著顯像劑。因此，痕跡不會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生擴(kuò)散，從而能顯示出鮮明的圖像，因此可用于要求獲得與缺陷大小相接近的痕跡的檢測(cè)。4）無顯像

53、劑式顯像法是在清洗處理之后，不使用顯像劑來形成缺陷顯示痕跡的一種方法。它在熒光輝度高的水洗型熒光滲透檢測(cè)法中，或者在把試件加交變應(yīng)力的同時(shí)檢測(cè)缺陷顯示痕跡等方法中使用。這種方法與干式顯像法相同，其缺陷顯示痕跡也不會(huì)擴(kuò)散。本方法不能用于著色滲透檢測(cè)法。4滲透檢測(cè)的特點(diǎn)和適用范圍1）滲透法的最小檢出尺寸即靈敏度取決于檢測(cè)劑的性能、檢測(cè)方法、檢測(cè)操作和試件表面粗糙度等因素，一般約為深20m、寬1m；此外，在熒光滲透檢測(cè)時(shí)；若使用熒光輝度高的滲透液，在檢測(cè)的同時(shí)在試件上加交變應(yīng)力，可進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度。2）檢測(cè)效中高，對(duì)于形狀復(fù)雜的試件或在試件廠同時(shí)存在有多個(gè)缺陷時(shí)，只需一次檢測(cè)操作即可完成。3）

54、適用范圍廣，檢測(cè)一般不受試件材料的種類及其外形輪廓的限制。4）設(shè)備簡(jiǎn)單，便于攜帶，操作簡(jiǎn)便。但是檢測(cè)結(jié)果受試件表面粗糙度的影響，同時(shí)還受檢測(cè)操作人員技術(shù)水平的影響；只能檢測(cè)表面開口缺陷，對(duì)多孔性材料的檢測(cè)仍很閑難，無缺陷深度顯示；不宜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。七、聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)當(dāng)物體受到外力或內(nèi)應(yīng)力作用時(shí)，物體缺陷處或結(jié)構(gòu)異常部位因應(yīng)力集中而產(chǎn)生塑性變形，其儲(chǔ)存能量一部分以彈性應(yīng)力波的形式釋放出來，這種現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。利用聲發(fā)射現(xiàn)象的特點(diǎn)，用電子學(xué)的方法接受發(fā)射出來的應(yīng)力波，進(jìn)而根據(jù)盧發(fā)射信號(hào)特征，進(jìn)行處理和分析以評(píng)價(jià)缺陷發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，以尋找和推斷產(chǎn)發(fā)射源的缺陷及危險(xiǎn)性的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)，也叫做聲

55、發(fā)射檢測(cè)。材料在受載的情況下，缺陷周圍區(qū)域的應(yīng)力再分布以范性流變、微觀龜裂、裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展等形式進(jìn)行，實(shí)際上是一種應(yīng)變能的釋放過程。而一部分應(yīng)變能以應(yīng)力波的形式發(fā)射出來。所以材料在滑動(dòng)、孿晶、位錯(cuò)、相變、開裂、斷裂等過程中都有盧發(fā)射現(xiàn)象發(fā)生。因此，接收和研究聲發(fā)射現(xiàn)象，就可以利用聲發(fā)射的信號(hào)對(duì)材料缺陷進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)報(bào)和判斷，并對(duì)材料或物件進(jìn)行評(píng)價(jià)。 近年來，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)在壓力容器的安全性檢測(cè)與評(píng)價(jià)、焊接過程的監(jiān)控和焊縫焊后的完整性檢測(cè)、核反應(yīng)堆的安全性監(jiān)測(cè)以及斷裂力學(xué)研究等諸多領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。部分研究已進(jìn)人工業(yè)實(shí)用化階段，成為無損檢測(cè)技術(shù)體系中的一個(gè)極其重要的組成部分。思考題一、填空題1

56、采樣是指將所得到的連續(xù)信號(hào)離散為數(shù)字信號(hào)，其過程包括（取樣）和（量化）兩個(gè)步驟。2. 溫度測(cè)量方式可分（接觸式）與（非接觸式）兩類。3. 滾軸承的典型結(jié)構(gòu)由內(nèi)圈、外圈、（滾動(dòng)體）和保持架四部分組成。4. 齒輪的異常及常見失效形式有三方面：制造誤差、（裝配誤差）和齒輪的損傷。5. 聲音的主要特征量為聲壓、聲強(qiáng)、頻率、質(zhì)點(diǎn)振速和聲功率等，其中（聲壓）和（聲強(qiáng)）是兩個(gè)主要參數(shù)，也是測(cè)量的主要參數(shù)。6. 熱電偶可把溫度直接轉(zhuǎn)換成（電量），因此對(duì)于溫度的測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制，以及對(duì)溫度信號(hào)的放大、變換都很方便。7. 無損檢測(cè)技術(shù)，是指在不破壞或不改變被檢測(cè)物體的前提下，利用物質(zhì)因存在缺陷而使其某一（物理性能）發(fā)生變化的特點(diǎn)，完成對(duì)該物體的檢測(cè)與評(píng)價(jià)的技術(shù)手段的總稱。8. 傳聲器包括兩部分，一是將聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的（聲接受器）。聲接受器具有力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)，如振膜。傳聲器置于聲場(chǎng)中，聲膜在聲的作用下產(chǎn)生受迫振動(dòng)。二是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的（機(jī)電轉(zhuǎn)換器）。傳聲器依靠這兩部分，可以把聲壓的輸人信號(hào)轉(zhuǎn)換成電能輸出。 二、選擇題1. 下列紅外測(cè)溫儀中，適于測(cè)量200C以下溫度的測(cè)溫儀是(B )測(cè)溫儀。A. 簡(jiǎn)易輻射 B. 輻射 C. 比色D. 單色 2. 下列敘述中，正確的說法是聲發(fā)射、渦流探測(cè)法都(A )。 A. 可以實(shí)現(xiàn)非接觸自動(dòng)探傷B. 是一種動(dòng)態(tài)探測(cè)法