對(duì)于再制造零件進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)和質(zhì)量控制，是再制造過(guò)程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)檫@直接關(guān)系到再制造零件的可靠性是否能夠達(dá)到新品的標(biāo)準(zhǔn)。
再制造零件的表面涂層性能對(duì)其質(zhì)量起決定性作用。再制造涂層的主要失效形式為疲勞破壞，而涂層形成過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力集中、微孔隙、微裂紋以及氧化夾雜等是疲勞裂紋萌生的源頭。因此，應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)再制造涂層中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，可以為再制造零件的壽命預(yù)測(cè)和質(zhì)量控制提供重要依據(jù)和指導(dǎo)。
常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括射線法、超聲法、渦流法、磁記憶、聲發(fā)射法、紅外檢測(cè)等。將這些無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到再制造涂層缺陷的檢測(cè)中去，指示再制造涂層中是否存在缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定位和定量，這對(duì)再制造零件的壽命預(yù)測(cè)和質(zhì)量控制具有重大的意義。
射線檢測(cè)技術(shù)
射線檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于適用對(duì)象廣，對(duì)金屬、非金屬、復(fù)合材料均可檢測(cè)，可以得到缺陷的影像，直觀且便于定性和定量分析缺陷的種類(lèi)、大小和分布狀況。
常用的射線檢測(cè)方法包括膠片照相法、電離檢測(cè)法、熒光屏直接觀察法、電視觀察法以及后面發(fā)展起來(lái)的工業(yè)射線CT技術(shù)等，這些方法在壓力容器壁和焊接件焊縫部位裂紋等缺陷的檢測(cè)中已經(jīng)得到比較普遍的應(yīng)用。
徐維普通過(guò)研究對(duì)接焊縫的射線檢測(cè)照片，分析并建立了焊縫中常見(jiàn)的線型缺陷(夾渣、未焊透、焊瘤、內(nèi)凹、上下咬邊和溢流等)與射線檢測(cè)得到的線條圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
鋼鐵等采用實(shí)時(shí)成像射線檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鈦合金激光焊件進(jìn)行了檢測(cè)，得到了含有微小缺陷的激光焊件射線圖像，并對(duì)焊縫中氣孔缺陷的位置和分布進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了氣孔缺陷埋藏深度的計(jì)算公式。
許多研究者也開(kāi)展了將射線檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用到涂層(薄膜)缺陷檢測(cè)中的研究。K. Banerjee等利用X射線掃描的方法檢測(cè)典型航空結(jié)構(gòu)件的多層膜內(nèi)亞表層的隱藏裂紋，在 K. Banerjee所建立的模型中，裂紋區(qū)域的平均密度和交互作用系數(shù)均比未受影響的塊體材料小，研究表明，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)腦射線背散射掃描器可以檢測(cè)出延基層擴(kuò)展的長(zhǎng)度大于1 cm的隱藏裂紋。
E. Hollmann等的研究證明了精確的X射線衍射分析能夠有效地檢測(cè)出復(fù)合氧化外延薄膜的缺陷和密度分布情況，并將此方法應(yīng)用于檢測(cè)YBa2Cu3O7-δ薄膜的缺陷。
可見(jiàn)，射線檢測(cè)技術(shù)可以用于檢測(cè)再制造涂層近表面的隱藏缺陷。但是，由于射線法難于檢測(cè)與射線方向垂直的平面缺陷，在用于檢測(cè)再制造涂層中的缺陷時(shí)需要考慮這些缺點(diǎn)的影響，此外對(duì)于射線輻射的防護(hù)也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。
超聲檢測(cè)技術(shù)
超聲波檢測(cè)方法按檢測(cè)原理不同，主要分為脈沖反射法、穿透法和共振法等，而其中最常用的脈沖反射法根據(jù)判斷缺陷情況的回波性質(zhì)的不同，又包括缺陷回波法、底面回波高度和底面多次回波法。
目前，超聲檢測(cè)技術(shù)在焊縫缺陷等工業(yè)檢測(cè)方面已經(jīng)得到比較成熟的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外許多工作者在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究。
盛朝陽(yáng)等開(kāi)發(fā)了TOFD(時(shí)間渡越衍射法)缺陷檢測(cè)及定位系統(tǒng)對(duì)焊接中裂紋類(lèi)缺陷進(jìn)行定位、定量檢測(cè)，應(yīng)用該系統(tǒng)對(duì)模擬試件進(jìn)行了檢測(cè)，獲得的D、B掃描圖像清晰、直觀、易分辨、噪聲低，能迅速確定缺陷位置，可以為實(shí)際焊縫質(zhì)量評(píng)價(jià)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。
郭立偉等研究了超聲波自動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中影響C掃描圖像成像質(zhì)量的各種參數(shù)，并對(duì)模擬試件進(jìn)行了超聲水浸檢測(cè)，獲得焊縫中的模擬缺陷圖像，通過(guò)與X射線照相圖片對(duì)比，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超聲法可以檢測(cè)出表面粗糙度較小的T型鈦合金激光焊縫表面以下1.0~2.5 mm深處、直徑>0.3 mm的缺陷。
湯桂榮等研究了應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋁合金材質(zhì)封閉母線焊縫的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和定位，檢測(cè)實(shí)例表明，超聲法對(duì)缺陷的定位準(zhǔn)確，定位誤差<2%。
相關(guān)的研究表明，采用合適的檢測(cè)方式(如表面波)，超聲檢測(cè)技術(shù)可望在再制造涂層表面和近表面的微裂紋、微孔隙、氧化夾雜等微缺陷和疲勞裂紋等的檢測(cè)中得到更為深入的應(yīng)用。
渦流檢測(cè)技術(shù)
渦流檢測(cè)對(duì)導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測(cè)靈敏度較高，相對(duì)超聲檢測(cè)來(lái)說(shuō)具有不需耦合劑的優(yōu)點(diǎn)，適用于檢測(cè)合金和其他導(dǎo)電涂層的表面和近表面的疲勞裂紋等缺陷。
Noritaka Yusa等研究了渦流反演技術(shù)是否適用于粗糙表面的鉻鎳鐵合金焊縫的缺陷尺寸定位，使用6種不同的渦流探頭進(jìn)行渦流檢測(cè)，并評(píng)價(jià)了6個(gè)探頭的效率。結(jié)果顯示，如果使用合適的探頭，即使焊件的表面粗糙，在渦流檢測(cè)過(guò)程中鉻鎳鐵合金焊縫也不會(huì)引起大的噪聲，可以得到理想的檢測(cè)結(jié)果。
張斌強(qiáng)等利用寬頻語(yǔ)脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)硬鋁材料標(biāo)準(zhǔn)試件不同深度的表面缺陷進(jìn)行了檢側(cè)，分析了差分信號(hào)的特征值與缺陷深度之間的關(guān)系，試驗(yàn)表明峰值與缺陷的深度呈線性關(guān)系，且采用一階微分信號(hào)分析可提高脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)的線性度。
徐宋娟等采用外穿過(guò)式線圈對(duì)刻有人工缺陷的不銹鋼異型管件和普通管件進(jìn)行了渦流檢測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)渦流阻抗平面圖分析和數(shù)據(jù)整理，發(fā)現(xiàn)外穿過(guò)式線圈在最佳檢測(cè)頻率時(shí)可以檢測(cè)出異型不銹鋼管件表面深0.20 mm的周向槽模擬的缺陷。
張思全等采用一種小波分析方法對(duì)采集核電站熱交換管道、壓力容器等關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕裂紋渦流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行了預(yù)處理，減少了噪聲及非缺陷信號(hào)，并提取了缺陷信號(hào)特征，然后采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)裂紋形狀進(jìn)行了重構(gòu)。
應(yīng)用渦流檢測(cè)技術(shù)時(shí)，還要注意它的一些局限性：只能檢測(cè)導(dǎo)電材料;信號(hào)不夠直觀;只能給出有無(wú)缺陷的結(jié)論，難于進(jìn)一步對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定位和定量。
磁記憶檢測(cè)技術(shù)
金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)對(duì)零件表面和深達(dá)幾十毫米的缺陷均可檢測(cè)，檢測(cè)速度快，在壓力容器、電站、管道和航空等領(lǐng)域已展開(kāi)了缺陷檢測(cè)的應(yīng)用。
董麗虹等對(duì)于金屬磁記憶技術(shù)在鐵磁材料的應(yīng)力集中、缺陷和殘余應(yīng)力方面的檢測(cè)進(jìn)行了大量的研究，分析磁記憶信號(hào)對(duì)不同應(yīng)力集中程度、疲勞裂紋及殘余應(yīng)力的反映，發(fā)現(xiàn)金屬磁記憶技術(shù)適宜表征鐵磁材料存在磁導(dǎo)率急劇變化的位置;對(duì)于應(yīng)用磁記憶信號(hào)表征殘余應(yīng)力還有進(jìn)一步的深入研究。
應(yīng)用金屬磁記憶技術(shù)對(duì)鐵磁性構(gòu)件中疲勞裂紋的擴(kuò)展進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)中心裂紋平板試件進(jìn)行拉-拉疲勞試驗(yàn)，而后在不同疲勞周次的試件表面測(cè)試了Hp(y)等磁記憶相關(guān)參數(shù)，結(jié)果表明：金屬磁記憶技術(shù)對(duì)于監(jiān)測(cè)鐵磁材料的疲勞裂紋擴(kuò)展簡(jiǎn)單可行。
朱有利等針對(duì)高壓五裝甲鋼板裂紋利用金屬磁記憶方法進(jìn)行了檢測(cè)，采用預(yù)制裂紋-疲勞試驗(yàn)-金屬磁記憶檢測(cè)-信號(hào)比較分析的標(biāo)定方法，對(duì)不同預(yù)制裂紋深度、不同疲勞載荷幅、不同載荷循環(huán)周次的試樣進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：漏磁場(chǎng)法向分量的變化率與裂紋深度成正比;載荷幅越大，載荷循環(huán)周次越多，漏磁場(chǎng)法向分量的變化率越大。
由于金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)不僅可以檢測(cè)鐵磁材料的疲勞裂紋等成形缺陷，對(duì)于應(yīng)力集中這種缺陷的萌生和高發(fā)區(qū)域也可以進(jìn)行表征和定位。可見(jiàn)，對(duì)于再制造涂層從應(yīng)力集中到疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展再到疲勞破壞的這一過(guò)程的各個(gè)階段，磁記憶技術(shù)均能進(jìn)行檢測(cè)。所以，磁記憶檢測(cè)技術(shù)在再制造零件的缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制方面應(yīng)用前景廣闊。但是，磁記憶的微觀機(jī)理至今也沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一清晰的理論，檢測(cè)的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化也需要進(jìn)行大量的工作來(lái)完善。
聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)
從20世紀(jì)50年代初興起至今的幾十年來(lái)，聲發(fā)射技術(shù)廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)重要設(shè)備(如壓力容器、核反應(yīng)堆等)的服役安全性以及焊接過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控和焊縫的缺陷檢測(cè)等工業(yè)領(lǐng)域。
大量的研究表明，材料斷裂包含的裂紋成核、裂紋擴(kuò)展和最終斷裂三個(gè)階段都是強(qiáng)烈的聲發(fā)射源，多余的能量全部以彈性應(yīng)力波的形式釋放出來(lái)，對(duì)于裂紋形成也有諸如位錯(cuò)塞積理論、位錯(cuò)反應(yīng)理論和位錯(cuò)銷(xiāo)毀理論等解釋?zhuān)@些研究為聲發(fā)射用于監(jiān)測(cè)再制造涂層內(nèi)部疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展過(guò)程提供了理論基礎(chǔ)。
Y.C. Zhou等采用聲發(fā)射研究熱障涂層系統(tǒng)破壞的演變過(guò)程，微觀觀察和聲發(fā)射檢測(cè)均顯示疲勞裂紋分為兩種形式：表面裂紋和界面分層。
L. Fu等結(jié)合聲發(fā)射的熱震試驗(yàn)考查等離子噴涂梯度熱障涂層的斷裂行為，采集了梯度涂層熱循環(huán)中驟冷階段的聲發(fā)射信號(hào)，分析認(rèn)為較高數(shù)值范圍的聲發(fā)射能量數(shù)值和積累數(shù)值與宏觀裂紋的形成和擴(kuò)展有關(guān)，而微裂紋和相變只會(huì)增大較低數(shù)值范圍的聲發(fā)射信號(hào)。
Fujun Wang等利用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)五種不同粉末材料激光熔覆過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行了在線測(cè)試，并通過(guò)有限元分析計(jì)算出裂紋萌生和擴(kuò)展的溫度區(qū)間。
Thomas Ganne等利用聲發(fā)射技術(shù)分析了磁控濺射鎢涂層在拉伸和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中的斷裂機(jī)理。
Min–Rae Lee等使用聲發(fā)射技術(shù)研究了Nb3Sn基復(fù)合超導(dǎo)電薄膜在室溫下的顯微變性行為和斷裂機(jī)理。使用聲發(fā)射的振幅、持續(xù)時(shí)間、振鈴數(shù)等參數(shù)分析了Nb3Sn基復(fù)合超導(dǎo)電薄膜拉伸行為中有代表性的變形參數(shù)如彈性、屈服和裂紋等。結(jié)果表明，聲發(fā)射技術(shù)在評(píng)估Nb3Sn基復(fù)合超導(dǎo)電薄膜的變形行為中非常有效。
紅外檢測(cè)技術(shù)
紅外檢測(cè)有結(jié)果形象直觀、便于保存;檢測(cè)效率高;適用的材料范圍廣;靈敏度較高;操作安全等優(yōu)點(diǎn)。
該領(lǐng)域研究人員已經(jīng)開(kāi)展了應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)復(fù)合材料、焊件缺陷以及涂層涂覆質(zhì)量等方面的研究。
Manyong Choi等利用紅外熱成像技術(shù)通過(guò)檢測(cè)鋼盤(pán)缺陷區(qū)域和完好區(qū)域的溫度差異，定量測(cè)定了鋼盤(pán)亞表面缺陷的大小和位置，并且測(cè)定結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)應(yīng)良好。
陳大鵬等利用超聲紅外熱像技術(shù)對(duì)激光焊接試件進(jìn)行了檢測(cè)，所得試驗(yàn)結(jié)果可用以分析激光功率和焊接速度對(duì)焊接質(zhì)量的影響。
薛書(shū)文等在考慮缺陷大小對(duì)紅外熱成像深度計(jì)算影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)峰值時(shí)間與材料熱特性參數(shù)、缺陷深度以及缺陷大小進(jìn)行擬合，得到了一個(gè)新的紅外無(wú)損檢測(cè)的計(jì)算缺陷深度的公式，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。
再制造涂層中的疲勞裂紋，氧化夾雜等多屬于熱隔性缺陷，通過(guò)檢測(cè)涂層熱導(dǎo)率異常位置可以指示出涂層表面和近表面的缺陷，但是紅外檢測(cè)對(duì)表面缺陷敏感，對(duì)較深入的內(nèi)部缺陷不易檢出，并且具有難于檢測(cè)低發(fā)射率材料和導(dǎo)熱快的材料的涂層以及檢測(cè)費(fèi)用很高等缺點(diǎn)。
-結(jié)束語(yǔ)-
近年來(lái)，各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在廣大科研工作者的辛勤工作下得到了迅猛的發(fā)展，技術(shù)不斷成熟，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，在確保設(shè)備安全，控制產(chǎn)品質(zhì)量和提高工業(yè)科技生產(chǎn)水平等方面起了重要的作用。
再制造工程為我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)的建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，對(duì)建設(shè)經(jīng)濟(jì)節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)有重要的意義。因而，完善再制造零件(主要是再制造涂層)的壽命評(píng)估和質(zhì)量控制體系的工作刻不容緩。
將各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以彌補(bǔ)各種技術(shù)的缺點(diǎn)和局限性，把這些技術(shù)在再制造涂層缺陷檢測(cè)和質(zhì)量控制方面的作用發(fā)揮到最大，可以極大推動(dòng)再制造工程中再制造零件質(zhì)量控制體系的發(fā)展和完善，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。
