【正文】 該方案包括人工表面檢測(cè)，表面無(wú)損探傷和內(nèi)部無(wú)損探傷。實(shí)際生產(chǎn)中，每年都有大量不良沖壓覆蓋件流到后工序，導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品總體質(zhì)量水平下降和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而由于不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)坯板存在的缺陷，造成沖壓產(chǎn)品的報(bào)廢，浪費(fèi)材料增加了成本且生產(chǎn)效率也受到較大影響。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于坯板表面的檢測(cè)，本人所在單位落料線采用目視觀察和油石打磨。眾所周知，金屬薄板的生產(chǎn)工藝決定了其內(nèi)部最易存在的缺陷類型為平行于材料表面的分層性缺陷。目前，本人所在單位沖壓線的檢測(cè)方法也是目視檢測(cè)和油石打磨，粗糙的檢測(cè)帶來(lái)的結(jié)果是在實(shí)際生產(chǎn)中常常出現(xiàn)因分層而報(bào)廢的現(xiàn)象，所以必須在沖壓線上對(duì)沖壓前的坯板進(jìn)行內(nèi)部探傷。本文旨在通過(guò)開(kāi)展對(duì)落料線上坯板質(zhì)量檢測(cè)和沖壓線上沖壓件質(zhì)量檢測(cè)的研究，作出合理的檢測(cè)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車沖壓覆蓋件質(zhì)量管理，提高沖壓覆蓋件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在日本，超聲探傷裝置已廣泛使用（）。2002年，日本NKK公司成功采用帶鋼表面裂紋自動(dòng)檢測(cè)裝置。該裝置可100％地檢測(cè)出鋼帶表面的細(xì)小裂紋，并自動(dòng)標(biāo)記。在國(guó)內(nèi)工業(yè)界，無(wú)損探傷技術(shù)在薄板上的應(yīng)用也逐漸受到人們的重視。寶鋼帶鋼表面質(zhì)量在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)高速運(yùn)行的帶鋼實(shí)施非接觸實(shí)時(shí)在線表面缺陷檢測(cè)并進(jìn)行智能分類，是國(guó)內(nèi)第一套自主研發(fā)并投入生產(chǎn)使用的冷軋帶鋼表面檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在速度高達(dá)1800m/min的生產(chǎn)線上，對(duì)直徑大于1mm的孔洞，開(kāi)口深度大于2mm的邊裂的檢測(cè)精度達(dá)到100%，同時(shí)對(duì)帶鋼表面常見(jiàn)缺陷在線檢出率達(dá)到99%，缺陷分類準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上。表 日本汽車用薄板超聲波探傷裝置 序號(hào)廠名型式探速/投產(chǎn)時(shí)間/年制造廠處理鋼板尺寸/mm1名古屋脈沖反射60250002001三菱電機(jī)～6550～2500c2福山脈沖反射60200002001帝國(guó)通信～6550～2000c3加古川脈沖反射50120002002東京計(jì)器～6550～2200c4君津脈沖反射 55～60303002005三菱電機(jī)～6480～2500c5鹿島脈沖反射60340002006三菱電機(jī)～6500～2500c無(wú)損探傷技術(shù)在汽車用薄板上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但還有許多汽車制造企業(yè)還沒(méi)有利用這一先進(jìn)的技術(shù)。 課題研究目標(biāo)和課題意義%%、%和%、%%，從以上不良數(shù)據(jù)可以看出，不良率到下一工序有增加的現(xiàn)象。本文對(duì)人工檢測(cè)的檢測(cè)范圍作詳細(xì)分析，并對(duì)常用工業(yè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的原理、發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍等進(jìn)行對(duì)比分析，找出最合理最能滿足質(zhì)量要求的檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多層次質(zhì)量檢測(cè)的方法，能夠在較高程度上發(fā)現(xiàn)汽車覆蓋件坯板和沖壓成品的各類質(zhì)量問(wèn)題。 第二章 汽車覆蓋件的加工工藝及質(zhì)量要求 汽車覆蓋件的工藝過(guò)程概述汽車覆蓋件的加工過(guò)程大致如下：卷材——落料——堆垛——運(yùn)輸——（沖壓線）倉(cāng)儲(chǔ)——清洗——沖壓成型。在地坑的一側(cè)，裝有光電反射器，當(dāng)卷材下落到地坑時(shí)，反射器給出信號(hào)使驅(qū)動(dòng)開(kāi)卷裝置的電機(jī)停止工作，卷材進(jìn)給中斷；經(jīng)過(guò)幾次落料切斷后，地坑中的卷材逐步上升到一定程度，光電反射器發(fā)出信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)開(kāi)卷裝置的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，恢復(fù)卷材進(jìn)給，開(kāi)卷校平；從地坑上來(lái)的板料進(jìn)入落料壓力機(jī)進(jìn)給的裝置；落料壓機(jī)落料及堆垛。一定力的作用方式和大小，都對(duì)應(yīng)著一定的變形。根據(jù)沖壓成形過(guò)程中鋼板變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變的不同，可將零件變形劃分為拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種成形方式[2] 姚貴升,[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:179.。分層缺陷是薄板最危險(xiǎn)的缺陷，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)必須對(duì)坯板進(jìn)行內(nèi)部探傷。因此，對(duì)沖壓成品的檢測(cè)我們也需要進(jìn)行表面的探傷。（1）劃傷 劃傷劃傷是最常見(jiàn)的表面缺陷（）。 表面臟污實(shí)踐證明，零件沖壓成形時(shí)，如果鋼板表面存在著劃痕，并處于零件變形部位，包括拉延和彎曲變形的部位時(shí)，勢(shì)必沿著劃痕開(kāi)裂。劃痕越深，零件的裂口就越大，實(shí)為零件沖壓開(kāi)裂的一個(gè)原因。（3）麻點(diǎn) 麻點(diǎn)缺陷的表面ＯＭ低倍形貌 “麻點(diǎn)”（）[3] 李亞?wèn)|,江社明,[J].腐蝕與防,2009,30(12):917920.的產(chǎn)生是由于鋼和雜質(zhì)的塑性不同，在沖壓或通過(guò)夾送輥時(shí)雜質(zhì)被軋入鋼板表面的細(xì)小顆粒，結(jié)果鋼板表面呈現(xiàn)滿布的“麻點(diǎn)” 。 壓痕 （4）壓痕 覆蓋件表面壓痕（）是運(yùn)輸時(shí)碰撞造成的缺陷，壓痕的出現(xiàn)大大影響了覆蓋件的外觀，對(duì)于外觀要求嚴(yán)格的覆蓋件，這是不允許的。其周期(L)與輥?zhàn)又睆?D)的關(guān)系為:L=μπD（μ為延伸系數(shù)）。 （6）銹斑 圖 銹斑倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)濕度大、卷材包裝損壞、長(zhǎng)期在庫(kù)等都是鋼板生銹的原因。同時(shí)，鋼板表面的銹斑增大了焊接時(shí)的電阻，容易引起焊點(diǎn)燒穿或焊接不牢，直接影響焊接質(zhì)量。當(dāng)薄板受到垂直于表面的拉應(yīng)力時(shí)，分層會(huì)嚴(yán)重影響薄板的強(qiáng)度。如果焊接應(yīng)力與分層的平面垂直，即使分層并不在坡口處開(kāi)口，也會(huì)在焊接過(guò)程中被撕裂[5] 吳時(shí)紅,何雙起,[J].宇航材料工藝,2007,(6):124126.。 分層 金屬薄板中分層缺陷 本章小結(jié)本章介紹了覆蓋件加工過(guò)程，大致如下：卷材——落料——堆垛——運(yùn)輸——（沖壓線）倉(cāng)儲(chǔ)——清洗——沖壓成型。 第三章 汽車覆蓋件工藝過(guò)程的常用質(zhì)量檢測(cè)技術(shù) 人工檢測(cè) 人工檢測(cè)的檢測(cè)范圍人工檢測(cè)，即利用肉眼觀察，油石打磨觀察。此外，人工檢測(cè)不能發(fā)現(xiàn)坯板的分層缺陷。 常用的無(wú)損探傷技術(shù)從檢測(cè)技術(shù)的觀點(diǎn)看，無(wú)損探傷有如下一些特點(diǎn):（1）檢測(cè)對(duì)象形式多樣，從連鑄板坯到各種型號(hào)的冷、熱軋帶鋼和各種機(jī)械零件，因此檢測(cè)機(jī)理具有多樣性。（3）針對(duì)大量微細(xì)的缺陷，要求檢測(cè)系統(tǒng)的分辨力和靈敏度高，高速的生產(chǎn)節(jié)奏決定了檢測(cè)系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。下面介紹幾種常用的無(wú)損探傷技術(shù)：它們能進(jìn)行坯板表面和內(nèi)部的在線檢測(cè)，與人工檢測(cè)相比有了較大的提高。 線陣CCD掃描檢測(cè)系統(tǒng)原理圖（2） 視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展隨著本世紀(jì)60年代激光技術(shù)、CCD技術(shù)的相繼問(wèn)世和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并迅速在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域推廣普及，有效拓展了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍。70年代中期日本川崎公司開(kāi)始研制鍍錫板在線檢測(cè)裝置，先后采用了斜交激光掃描系統(tǒng)和平行激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行鋼板表面缺陷檢測(cè)，并針對(duì)特定缺陷(如周期性缺陷)的信號(hào)處理問(wèn)題采用了自相關(guān)技術(shù)和 Fractal分析方法。光線經(jīng)多面體棱鏡反射后通過(guò)遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)投射到帶鋼表面，帶鋼表面反射和散射的光線被光接收裝置接收并由光電倍增器完成光電轉(zhuǎn)換后，傳輸至后級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成圖象信號(hào)處理和缺陷識(shí)別任務(wù)。 Sick激光掃描檢測(cè)原理 在美國(guó)能源部的資助下，Honeywell公司于1983年開(kāi)發(fā)出采用線陣CCD器件的連鑄板坯表面在線檢測(cè)裝置。1986年，Westinghouse公司和 Eastman Kodak公司在美國(guó)鋼鐵隴會(huì)(AISI)的資助下，分別研制出各自的帶鋼表面缺陷在線檢測(cè)系統(tǒng)，、橫向缺陷分辨力。90年代以來(lái)，進(jìn)一步完善和提高機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化功能(缺陷自動(dòng)分類等)及實(shí)用化水平己成為研究熱點(diǎn)，其中前者的應(yīng)用研究最多[8] 吳平川,路同浚，[J].無(wú)損檢測(cè)，2000，22（7）:312315。視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，技術(shù)正逐步成熟，功能不斷完善。系統(tǒng)能對(duì)鋼板表面的麻點(diǎn)、夾雜、壓印、劃傷和壓痕等常見(jiàn)缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),并基于Bayes 決策理論,實(shí)現(xiàn)缺陷的自動(dòng)分類功能[9] 王志成,吳壯志，[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2009，31（1）:6165.。（4）線陣CCD掃描檢測(cè)技術(shù)總結(jié)線陣CCD掃描檢測(cè)是一項(xiàng)世界先進(jìn)的表面檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，技術(shù)成熟?？梢哉f(shuō)，線陣CCD掃描檢測(cè)是一種全面、準(zhǔn)確、高效的表面檢測(cè)技術(shù)?？赏茖?dǎo)出 （1） 式中 α—— 透聲材料中縱波的入射角 蘭姆波波型的產(chǎn)生與換能器入射角度關(guān)系——透聲材料中縱波的波速 ——薄板中蘭姆波的相速度蘭姆波分為對(duì)稱型(S型)和非對(duì)稱型(A型)兩種()。d 相關(guān)的。 相速度、蘭姆波模式與f d不變的情況下，其適用的范圍和產(chǎn)生的蘭姆波的模式是不同的，其相速度與f ，因此需要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)選取最佳的檢測(cè)模式。換能器(探頭)發(fā)出的超聲波在板中激發(fā)的板波在傳播過(guò)程中遇到缺陷或端面而產(chǎn)生反射波，被傳感器接收后在示波屏上顯示出缺陷波和底波的位置和幅度。 d的關(guān)系 （2）超聲蘭姆波探傷發(fā)展概況蘭姆波的發(fā)現(xiàn)是在1917年，英國(guó)力學(xué)家H40年代末，(此人也是超聲探傷的發(fā)明者)首先將蘭姆波應(yīng)用于薄板探傷。我國(guó)航空材料研究所李家偉等也對(duì)蘭姆波探傷進(jìn)行了廣泛地研究。他們還對(duì)蘭姆波傳播與散射進(jìn)行了觀察和研究[12] [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2001,(6):8587.?？墒菍?duì)于薄板(尤其是厚度2mm以下的薄板)，無(wú)論是橫渡探傷或是縱波探傷都很困難。蘭姆波探傷剛好彌補(bǔ)以上這些缺點(diǎn)，特別適合薄板探傷。