铝合金探伤检测

上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术的重要标志。随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。Al-Li合金是一种低密度、高性能的新型结构材料，它比常规铝合金的密度低10％，而弹性却提高了10％，比强度和比刚度高，低温性能好，还具有良好的耐腐蚀性能和非常好的超塑性。铝锂合金主要为飞机和航空航天设备的减重而研制的，因此也主要应用与航空航天领域，还应用于军械和核反应堆用材，坦克穿甲弹，鱼雷和其它兵器结构件方面，此外在汽车、机器人等领域也有充分运用。但是Al-Li合金韧性、塑性较常规铝合金低，热稳定性差等。为此，科学家在Al-Li合金成分优化及微量元素优化方面进行了大量工作。科学家发现铝台金中加入微量Sc元素后合添加Sc、Zr元素，能全面改善合金的组织和性能。Sc元素在铝合金凝固过程中形成Al-Sc粒子，Al-Sc粒子本身细小均匀，可以细化铸态组织，从而改善铝合金的焊接性能，提升铝合金强度。在过渡族元素中，对铝合金组织细化效果好的是 Sc，其次才是 Ti、Zr、V。图1 铝的晶粒大小与晶粒细化剂反应参数 Ω 的关系 图2是四种铝合金在添加不同含量Sc元素后，在光学显微镜下的铸态显微组织。由图a可见，不含Sc的S-00合金晶间分布着连续的黑色第二相和少量晶內第二相。有图b、c、d可以看到，添加Sc后，合金组织中的Al晶粒得到不同程度的细化。可以看出当加入Sc质量分数在0.15%时合金的晶粒细化效果最佳。目前传统的直读光谱仪还不能检测Sc元素，为了客户对新材料，新技术的检测需求，全新技术的ARL easySpark 1160 全谱直读光谱仪可选配钪（Sc）元素曲线，可以快速检测钢铁及合金中0.01 ~ 0.27%的钪（Sc）元素量，满足客户对新型铝合金材料检测。在检测钪（Sc）元素的同时，检测其他合金元素。一台设备，多种功能，满足客户需求，降低客户购买设备的成本，提高客户检测效率，可谓一机多用。全新的ARL easySpark 1160 使用定制镀膜CCD，提升透光率，总像素高达26000，而传统CCD只有2000~4000像素。除此之外，它还采用独特的半导体制冷，CCD的工作温度＜10℃，相对于传统CCD工作温度30~40℃，极大的降低仪器的暗电流，提升仪器的检测下限。

日前，《安徽省市场监管局关于同意筹建安徽省镁铝合金产品质量检验检测中心的批复》下发，正式批准以池州市质量监督检验研究院（国家非金属矿质检中心）（以下简称“市质检院”）为母体单位，在江南新兴产业集中区筹建安徽省镁铝合金产品质量检验检测中心。　　据介绍，镁铝合金产品广泛应用于汽车、建筑、包装、交通运输、电力、航空航天、军工、光伏太阳能、家电家居等领域。“十四五”期间，省委、省政府大力发展新材料产业，实施包括镁基、铝基在内的“六基”提升计划。当前，我市正聚焦镁基、铝基新材料产业发展，立足全国、全省战略布局，发挥宝镁轻合金项目龙头带动作用，加快补链延链固链强链，推动产业链向价值链高端延伸。该中心建成后，将以市场需求为主导，促进政产学检研深度融合，降低研发和检测成本，提高企业效益，助力镁基、铝基产业高质量发展。　　作为该中心的承建单位，市质检院拥有近800余台先进仪器设备，先后通过CNAS和CMA资质认定，检测产品和参数达1000多个，检验检测能力覆盖非金属矿产品、非金属和建筑材料、食品、药品、保健食品、化妆品、农资、轻工、化工、小家电等领域。“市质检院将加紧项目实施，加强与重庆大学等科研院校合作，进一步整合资源、链接要素，全面提升技术能力和管理水平，确保如期建成一个集产品检验、标准研制、技术研发、信息交流的国家级质检平台，不断提升平台能级、扩大平台影响。”该院院长汪安表示。

HPI (High Performance Industrietechnik GmbH)总部位于奥地利兰斯霍芬，为轻金属行业开发、设计、制造和交付交钥匙设备。冶金制造商通常使用轻金属（如铝和镁）来生产轻型合金类产品。HPI为它的其中一个冶金客户创新并开发了一种用于无损材料检测的自动化电导率测量系统。HPI制造的电导率测量系统集成了我们的NORTEC™ 600涡流探伤仪，将我们的涡流探伤仪用于测量和测试以满足质量需求。制造一款以生产线速度验证电导率的系统HPI制造了一款系统来进行电导率测试，用于评估铝板的热处理状态。这些铝板最宽4,200 mm，最长33,000 mm，厚度范围为1 mm到210 mm 。这些铝板会被加工成铝镁合金半成品，供应给航空工业。这家冶金公司需要为其新的轧钢机组配备该系统，其中包括冷轧机、热轧机和板材热处理。其制造工艺要求采用内置的可靠NDT检验解决方案，在提高生产率的同时确保其材料符合国际公认的标准。HPI面临的挑战是开发这样一款系统：在保持一致的测试性能的同时，还需要实现高速测量铝板电导率。正在生产线辊道上运输的大型铝板为什么制造商需要测量金属电导率通过测量电导率能够确定材料允许电流通过的程度，即能够确定材料的电流传导性能。此测试使制造商能够收集有关物质成分的信息。通过这些测试数据，用户可以确定材料是否适合其预期用途。许多行业都在其质量控制和制造工艺中引入电导率测试。其目的是为了验证金属结构是否完整性，以便能够实现最终产品所需的耐用性和性能。必须测量飞机建造中使用的铝材电导率以了解其放电能力，从而确保铝材承受雷击等事件时的材料应力承受能力。电导率测试通过检测合金硬度的变化可以确认材料是否因热处理而受损，令其脆性增加。铝材的优点、缺点和典型缺陷铝材的密度低于其他常见金属。例如，钢材的密度大约比铝材高三分之一。由于重量轻、强度高，铝材是飞机制造的理想材料，一些统计数据估计，现代飞机制造中铝材占比为75–80%。因为主要由铝材制成，飞机可以承载更大的重量，并且更省燃油。铝合金的另一大优点是耐腐蚀性，这增加了飞机的耐用性。飞机经常受到恶劣天气和极端气候的影响，需要耐受从高空的冰冻温度到包括雪和暴雨在内的降水等因素。尽管铝材具有高度耐腐蚀性，但它也是一种化学活性金属，因此某些情况下也会发生腐蚀。铝制组件容易受到各种类型腐蚀，其中包括：表面点蚀晶间腐蚀剥离腐蚀应力腐蚀开裂（SCC）疲劳开裂微振磨损制造工艺（如机加工、成型、焊接或热处理）可能会在铝板（并因此在飞机零件上）留下应力。超过应力腐蚀阈值时，这种残余应力可能会在腐蚀性环境中导致开裂。涡流NDT技术在航空航天应用中的优势涡流无损检测(NDT)技术是一种非接触式金属零件检验方法。此技术广泛应用于航空和航天工业以及其他制造和维修环境中用于检验薄金属材料是否存在潜在的安全相关或质量相关问题。由于涡流检测(ECT)使用电磁耦合，不需要与零件直接接触，因此不需要耦合剂。EDT可用于执行以下检验：表面检验次表层检验（通常3-4 mm）涡流技术的优点：保留漆层和涂层进行检验（无需除漆）较少的表面处理（可以保留污垢进行检验）易于使用，只需较少的培训提供快速结果，适合高速检验和大型零件检验适用于任何导电材料，包括飞机上常用的金属，如铝、不锈钢和钢涡流检测设备的工作原理(A) 流入线圈的交流电产生磁场（蓝色）。(b) 当线圈置于导电材料附近时，会引发材料中产生涡流（红色）。(c) 零件中的缺陷会干扰涡流的路径。这种干扰可以用仪器测量。当交流电通过ECT探头总成中的一个或多个线圈，且探头靠近由导电材料制成的零件时，会产生交变磁场，将涡流引入零件。这个磁场会产生耦合效应。测试部件中的间断点或特性变化会改变涡流的流动，这会影响探头的工作感抗。探头可检测到材料厚度的变化或缺陷，如受检零件中的裂纹和腐蚀。这些变化以信号的相位和振幅反映在仪器屏幕上，然后由操作员进行解读。HPI的铝板电导率测量解决方案，时长04:48本视频展示了HPI解决方案的演示，该解决方案是用于铝板高速电导率测量的自动化系统。如您所见，NORTEC 600装置集成在扫描仪上的HPI系统中，该扫描仪在检测完轧辊将信息输入测量站之后将ECT探头在校准站和铝板上快速移动。（可参考国际公认标准ASTME 1004-02、MIL STD1537C、EN2004-1和AMS 2772F，以及航空航天行业的客户定制测试规范，为每个金属板预定义测量程序。”—《铝业时报》）集成NORTEC 600 ECT装置的铝板电导率测量系统HPI过去曾使用手动设备进行此类生产线测试；但随着速度和质量要求的提高，尤其是对于航空和航天行业，手动测试变得过时。 奥林巴斯的NORTEC 600涡流探伤仪通过与HPI的全自动检验系统相结合，以此提供了一个较为可靠并具有时间和成本效率的解决方案。HPI为此解决方案配置了自己的应用软件，基本上就是将NORTEC 600装置作为传感器集成到系统中。HPI之所以特别选择了NORTEC 600设备而不是其他涡流探伤仪，是因为该仪器提供了与可编程逻辑控制器(PLC)通信的接口。在电导率测量前后，系统会自动对每个金属板进行校准检查。由于其检测速度很快，手动测量需要花费数小时的数百个检测点仅需几分钟即可完成测量。HPI的客户使用其中两个系统，每个系统上配备两个NORTEC 600探伤仪。作为质量控制流程，电导率质量检查有助于改进HPI的热处理工艺和提高客户满意度。关于NORTEC 600涡流探伤仪NORTEC 600涡流探伤仪是一种便携式设备，采用了先进的数字电路。NORTEC 600装置可轻松无缝地集成到检验系统中。此装置的宗旨是让工业环境中的性能保持一致性。NORTEC 600规格和功能在设计时考虑到了HPI等集成商。设计满足IP66要求−10°C至50°C工作温度范围持续平衡滤波器带有扫频报警的带状图视图6 kHz测量速率通过NORTEC PC软件进行远程控制报警输出模拟输出数字输入质量控制用NDT设备HPI选择将奥林巴斯NORTEC 600涡流探伤仪集成到其自动化NDT解决方案中，是因为该探伤仪可以在不接触材料表面的情况下实现快速可靠的电导率测量。