金属制品表面质量缺陷无损检测现状与趋势_无损检测缺陷

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金属制品表面质量缺陷无损检测现状与趋势

摘要：笔者结合自身工作经验，论述了金属制品的表面质量缺陷的无损检测的方法，主要针对光学检测、红外检测、超声波检测等手段进行分析，并展望了今后无损检测的发展趋势，相关论点仅作业内研究人士参考之用。

关键词：金属制品表面 质量缺陷 无损检测

1、引言

金属制品表面质量缺陷是影响其使用性能的最为关键的因素，也是用户最关心的指标，传统的检测方法具有一定的局限性，尤其是对人工的要求方面较高，如带钢表面、高温连铸坯表面等质量缺陷的检测抽检率达到了100，采用人工检测既影响进度，成本也较高，难以满足现代化生产的要求，并且受人工主观因素的影响，波动性比较大，因而探索先进的检测方式，具有积极的意义，其中自动化、智能化等无损检测技术的发展也受到了业内研究人士的重视。

2、金属制品表面质量缺陷无损检测技术

2.1光学无损检测技术

人工智能技术可以有效的克服人工检测的缺点，其实现方式为图像处理技术，采用机器视觉来针对金属便面的质量进行判别，综合了计算机技术、智能识别和数字图像处理等技术，在无损检测中发挥着重要的作用。光学检测的原理是光源照在待测金属的表面，通过高速CCD摄像机的机器视觉，获取金属制品的表面图像，通过对图像特征的提取，具有很高的检测精度，特别是通过分析ROI图像的几何特征、纹理特征、投影特征等向量，对获取的ROI特征进行提取合并，利用多维特征向量进行智能识别，还可以对多维向量进行降维处理，随着非确定性分类计算技术的推广，光学检测技术的应用也取得了长足的进展，如在武钢和攀钢的冷轧钢表面质量缺陷的检测中发挥了重要的作用。同样，光学检测技术仍然面临几个方面的不足：其一，检测对象的抖动对检测的结果影响很大，如何克服抖动影响非常重要；其二，检测的表面的几何尺寸越来越小，一般小于100μm；其三，金属表面的质量缺陷复杂，其光学特性的多样性给检测带来了困难，影响判断的准确性；其四，检测现场的环境制约，特别是炼钢厂的温度高、粉尘等影响图像处理的可靠性，有的甚至出现较大的偏差。

2.2 红外线无损检测技术

由于金属制品的表面质量缺陷的深度并不大，而红外线的检测深度一般不超过1mm，可以满足大多数的金属制品的表面缺陷检测，其基本的原理是利用高频感应线圈作用于金属制品表面，在集肤效应的作用下，金属表面产生感应电流，表面缺陷会消耗电能，一般表面缺陷越大，则消耗的电能越多，局部的温升也更快。实际的温升的影响因素包含输入的电脑、线圈性能、金属制品表面的电性能、运动速度和缺陷深度等，该升温取决于缺陷的平均深度、线圈工作频率、特定输入电能，以及被检钢坯电性能、热性能、感应线圈宽度和钢运动速度等因素。如果将其他的变量当作定量处理，寻求金属制品表面温升和缺陷深度之间的函数关系，达到表面测量缺陷的目的。业内相关技术比较成熟的有微小针孔和表面裂纹的测量、连铸钢坯自动检测系统等，具有较好的发展前景。

2.3 超声波无损检测技术

通过仪器发出的声脉在金属表面缺陷处的作用机理来进行探伤具有广泛的应用前景，其中超声波无损检测技术的应用最为广泛，其应用一般有两类技术：浸润法和接触法。浸润法，将金属制品和探头浸入液体，当脉冲在金属制品的缺陷处发生反射之后，可以显示在荧光屏上，而声脉反射的声波形状与时间可以反映金属制品表面的缺陷和材料的性质；接触法，在金属制品表面和探头之间布设一层耦合剂，可以传递超声波的能量，当探头接触到耦合剂上，声波会入射金属制品，根据声波的波形可以检测金属制品的缺陷，但此操作需要排除接触层之间的空气，以避免强烈的发射对检测带来影响，此外，金属制品的表面需要有一定的光洁度。

2.4涡流无损检测技术

涡流无损检测技术的原理是电磁感应，将探头接近金属制品的表面，此时用正弦波电流作用于探头的内圈，线圈附近覆盖了交变磁场，由于靠近金属制品表面，会产生感应电涡流，感应涡电流也会激发磁场，二者磁场的频率相同，当相遇且方向相反时，会发生磁阻现象。磁阻现象会表现在探头的阻抗上来，而涡电流激发的磁场与金属制品的表面缺陷的深度有关系，因而可以从阻抗来判别缺陷的情况。涡流无损检测技术一般有二维探测和三维探测两种，最为常见的是二维涡流无损探测。涡流检测能够有效的提高检测的信噪比，由于具有良好的相位分析功能，能够有效抑制噪声的影响，但此类检测方法难以判别金属表面的缺陷类别，对缺陷的存在于深度具有很好的效果。电涡流无损检测技术的发展较为成熟，也取得了很好的应用，如在火焰切割的前端安装涡流探伤设备，可以掌握金属制品表面的动态质量缺陷，对于实际的生产应用有积极的意义。

3、趋势

金属制品的表面质量检测技术逐渐向自动化、智能化推进，尤其是用到了微电子技术、数字技术、图像处理技术和智能技术等，利用机器视觉来实时检测金属制品的表面动态信息，在生产的整个流程都可以有效控制产品的表面质量。未来金属制品表面无损检测技术将面向精度更高的图像传感元器件、高动态范围的模拟数字转换技术、高采样速率等，可以实现金属制品表面质量检测的高精度、实时化和多元化，尤其是结合了人工智能技术与自动化技术的检测手段，可以有效的提升检测的精度和效率。

4、结束语

金属制品的表面质量缺陷的种类和形式比较多样，由于在实际生产中的数量非常庞大，因而探索其缺陷检测技术对于提升工作效率有重要的作用，而无损探测技术可以很好的克服传统检测技术的不足，有效提升效率，具有积极的意义。

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