应用报告—可靠的质量控制: 无损材料检测

材料检测的目的旨在持续改进产品质量和生产工艺。事实上，在几乎所有的工业领域，它已经建立了不可动摇的地位，包括研发、生产和加工材料、以及所有的生产工艺。

在元件或半成品的制造过程中，产品瑕疵的产生不可避免。因此在产品使用过程中，可能会出现一些缺陷。而材料检测则是避免这些缺陷以及提高质量和成本效益的必须手段。当前工业制造过程中，如何提高自动化程度和生产效率，并实现产品零瑕疵正是大家所面临的挑战。因此，可靠的质量控制正是确保在竞争中取胜的必要手段。

检测方法分类检测内容包括材料的物理、化学或光学性质。破坏性检测和无损材料检测是有区别的。在无损材料检测中，工件质量的检测不会损坏到材料本身。除了无损检测外，材料检测方法还可以进一步分类如下：

■破坏性检测方法（例如，拉力测试和硬度测试）■物理检测方法（例如电导率、阻尼性能、热膨胀）■化学检测方法（例如元素分析、腐蚀作用测定)■金相检验（例如，显微图、断纹）

无损材料检测无损材料检测旨在研究待检测材料或元件的表面和/或内部，而不妨碍他们的进一步使用。这意味着可以实现所有元件的100%检测（例如整个生产流程）。与随机抽检相比，该方法实现了生产流程质量的提高。

无损检测利用材料的不同物理性质，采用不同的检测方法。

主要方法概述如下：磁检测法采用这种方法，相关材料必须是铁磁体。它可以测定裂缝、收缩、外界影响以及一般缺陷。但是，由于磁力线的影响，需要对纵向和横向裂缝进行分别检测。

毛细管检测法毛细管检测法仅适用于测定表面裂缝。采用这种方法时，检测物体的表面涂上一层表面张力较低的液体。该液体会渗进表面的任何缝隙，之后将其从表面清除，再涂上一种被称为显影液的液体，这种液体会在紫外光下发出荧光，从而提供了一种简单的缺陷测定方法，但这种方法不能用于测定试样表面以下的裂缝。

超声波检测法人类听觉可以识别到频率范围在16 Hz 到 20 kHz 之间的声音。而材料检测中采用的超声波频率范围在 1 到 12 MHz 之间，因此人耳是听不见的。超声波的产生是通过向晶体施加高频交流电来实现的。这会改变晶体的厚度，并且晶体（石英、烧结材料）会在交流电的频率下开始振动。

晶体振动会产生邻近传播的超声波。如果这些声波冲击不同介质（例如，钢/空气）之间的界面，它们会发生反射。超声波在不同介质之间的界面会发生反射。材料检测利用这一反射来测定缺陷。一种已知的方法是脉冲回波法。采用这种方法时，需安装一个发送器发射超声波并将它们“传输”至待检测材料。传输后，发送器随即就变成了接收器。此时，接收器会等待传输出去的超声波的回波返回。若不存在缺陷，则会接收一个“无误差”回波。若正检测的材料存在缺陷，则在示波器的帮助下会收到一个信号。在这种情况下，界面处的超声波反射（例如，收缩、开裂）不会发出“无误差”回波，从而测定出缺陷。

真空技术下的X射线检测X射线检测法是基于1895年Wilhelm Conrad Röntgen发现的X射线，该方法利用了电磁波原理。一根X射线管被用来产生这种辐射。X射线管包含一个阴极和一个阳极，在两极中间施加一个高电压。阴极侧释放的电子高速撞击阳极，受撞击的阳极发出X射线。阳极采用的材料（例如，铜、铬、钴和钼）将决定该辐射的波长。此时，这一辐射就可以用来要照射检测的组件或材料。X射线管是该方法的核心。为获得最佳效果，需采用无波动且高度稳定的辐射强度。此外，也必须注意组件的最大辐射负荷。相关的检测结果会以x射线胶片的形式记录下来，可以看到不同的黑色强度代表不同的x射线辐射强度。接着图像处理程序将对x射线胶片进行数字化处理和采纳。此时就可以分析材料了。裂缝、收缩以及一般缺陷都可以被检测到。因此，质量监控可以在不破坏材料的前提下成为可能。

该检测方法的应用领域包括小批量和原型制造。这些作业同时采用了随机测试和100%检测。现实情况中，若没有对试样进行全自动检测，而要确保既可靠又有效益的生产经营几乎是不可能的。

除传统的对比评估外，如医学放射科的习惯做法，其他投影功能也开始明显发挥优势。显微镜检查，尤其是材料三维断层成像术正日益受到重视。

真空的必要性为进行辐射监测，首先必须将X射线管抽空至所需的高真空环境（x< 10-5 mbar）。这就需要一个真空系统。需要的设备包括涡轮分子泵（HiPace 80）、作为前级泵的小隔膜泵(MVP 015) 以及真空规(IMR 265)。手持编程设备(HPU 001)用来充当移动控制和显示装置。这样就能监测所有泵的参数以及客户的具体参数组。

普发真空与光学检测系统和x射线检测系统的制造商和业内领先专家合作。在实际操作过程中，采用了光学和x射线检测相结合的方法，为用户优化了成本（最大程度地降低了运营成本并缩短了线长）。

应用范围广泛，从食品产业到空间技术都有随着产品质量要求的日益提高，相应地，对相关元件进行全面检测的需求也正日益凸显。在某些应用领域，如汽车技术和航空航天，必须对所有元件进行全面检测，任何电子设备的缺陷或瑕疵而导致的故障都有可能引发致命的后果。电路板、组件、焊点和焊点都需要进行检测。

半导体行业是采用X射线进行检测的主要行业，尤其是在其高端制造工艺环节。这个市场对精确测量的要求相当高，这就促成了一整套的检测系统。阶段性的检测被贯穿在成品生产的每个工艺环节，确保能进行半导体晶片的实时表面分析检测。

例如在食品行业，需要检查瓶口有无损坏或污染，在医学技术领域，需要检查所有电子部件是否有虚焊点、焊桥、对准失误的组件、焊接不当以及缺失或安装不正确的部件。在机械工程领域，需要检测金属或塑料元件有无开裂或收缩现象。

实际操作中为了达到完美效果，必须考虑一些重要的因素。其中包括真空系统和x射线技术。为帮助工业用户达到低成本高效益，在选择合适的真空元件以及x射线管设计、采纳和应用过程中都需要专家的意见。