緊固(gu)件(jian)作(zuo)(zuo)為常(chang)見的(de)(de)機械零(ling)部件(jian)，在工作(zuo)(zuo)中可(ke)能會出現裂紋、腐蝕(shi)、凹(ao)坑以及(ji)人為損傷等缺陷(xian)，將嚴重(zhong)威(wei)脅著現有結構的(de)(de)安全性(xing)和可(ke)靠(kao)性(xing)。以汽車為例，串聯起汽車關鍵零(ling)部件(jian)的(de)(de)緊固(gu)件(jian)一(yi)旦(dan)腐蝕(shi)斷裂失效，輕則汽車故障，重(zhong)則出現人員(yuan)傷亡。在這個對(dui)緊固(gu)件(jian)的(de)(de)質量要求日益嚴苛(ke)的(de)(de)時代，高精(jing)度檢測(ce)，已成為緊固(gu)件(jian)原(yuan)材料挑選及(ji)生產制造(zao)的(de)(de)必(bi)要工序！

因此，在緊固件廠必要設(she)立表面(mian)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)工位，并(bing)安排相應的(de)(de)(de)(de)技(ji)術人員，對生產的(de)(de)(de)(de)固件進行表面(mian)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)。那么緊固件表面(mian)缺陷(xian)種類有哪(na)些呢(ni)？其產生的(de)(de)(de)(de)原因以及(ji)檢(jian)測(ce)的(de)(de)(de)(de)依據又(you)是什么呢(ni)？

緊固件常見缺陷類型及檢測要點

汽車(che)零部件(jian)-螺栓為(wei)例(li)，從(cong)(cong)設(she)計(ji)出圖到制品，要經歷一系列工藝流程(cheng)，流程(cheng)中存在眾多復(fu)雜因素(su)，極有(you)可(ke)能(neng)形成某種缺(que)陷(xian)，若(ruo)這(zhe)些缺(que)陷(xian)未被檢(jian)測(ce)發現(xian)，或檢(jian)測(ce)手段落后(hou)而發現(xian)不(bu)了，或技術(shu)標準不(bu)合理等，使得(de)原本不(bu)應該流入市場(chang)的不(bu)合格(ge)品成為(wei)商品，從(cong)(cong)而成為(wei)在后(hou)續(xu)裝配(pei)服役過程(cheng)中失效的潛在因素(su)。汽車(che)零部件(jian)常見(jian)缺(que)陷(xian)可(ke)以分為(wei)：工藝缺(que)陷(xian)、原材料缺(que)陷(xian)。

制造工藝產生的缺陷

成(cheng)(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當造成(cheng)(cheng)的工(gong)藝(yi)(yi)缺(que)陷(xian)種類較(jiao)多，例如，成(cheng)(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當所(suo)致粗晶或(huo)晶粒不(bu)(bu)均勻、成(cheng)(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當所(suo)致螺(luo)(luo)紋(wen)流線分布不(bu)(bu)順或(huo)穿流、螺(luo)(luo)紋(wen)滾壓(ya)工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當造成(cheng)(cheng)缺(que)陷(xian)、加(jia)工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當造成(cheng)(cheng)的缺(que)陷(xian)、成(cheng)(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當導致裂紋(wen)、熱處理工(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)當導致淬火裂紋(wen)等。

① 淬火裂縫

淬火裂縫示意圖

產生原因：在(zai)熱(re)處(chu)理過程中，由于過高的熱(re)應力和應變，都(dou)可能產生淬火(huo)裂縫。淬火(huo)裂縫通常是不規則相(xiang)交(jiao)、無規律(lv)方(fang)向(xiang)的呈現(xian)在(zai)緊(jin)固件表(biao)面(mian)。檢測要求：任(ren)何深度、任(ren)何長度或任(ren)何部位的淬火(huo)裂縫都(dou)不允許(xu)存在(zai)。

② 鍛造裂縫

鍛造裂縫示意圖

產(chan)生原因(yin)：鍛(duan)(duan)造(zao)裂縫可能(neng)在切料或(huo)鍛(duan)(duan)造(zao)工序(xu)中產(chan)生，并位于螺栓和螺釘的(de)頭部(bu)頂面，以及(ji)凹穴頭部(bu)隆起部(bu)分。檢測要求：鍛(duan)(duan)造(zao)裂縫的(de)長度L ：L≤d；鍛(duan)(duan)造(zao)裂縫的(de)深度或(huo)者寬度 b：b≤0.04d；d---螺紋公(gong)稱(cheng)直徑。

③ 鍛造爆裂

鍛造爆裂示意圖

產生原因：在鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)過程中可能產生鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)爆裂，例如在螺(luo)栓(shuan)和(he)螺(luo)釘六角頭(tou)(tou)的(de)(de)對角上，或在法(fa)蘭(lan)面(mian)或圓(yuan)周上，或在凹穴頭(tou)(tou)部(bu)隆起部(bu)分出現。檢測要求(qiu)：六角頭(tou)(tou)及(ji)六角法(fa)蘭(lan)面(mian)螺(luo)栓(shuan)和(he)螺(luo)釘：六角法(fa)蘭(lan)面(mian)螺(luo)栓(shuan)和(he)螺(luo)釘的(de)(de)法(fa)蘭(lan)面(mian)上的(de)(de)鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)爆裂，不應延伸到(dao)頭(tou)(tou)部(bu)頂面(mian)的(de)(de)頂圓(yuan)(倒角圓(yuan))或頭(tou)(tou)下(xia)支承面(mian)內。

對角上的(de)(de)鍛(duan)造爆裂(lie)，不應使對角寬(kuan)度(du)(du)減(jian)小到低于規定的(de)(de)最小尺寸。螺(luo)(luo)栓和(he)(he)螺(luo)(luo)釘(ding)凹穴頭(tou)部(bu)(bu)(bu)隆起部(bu)(bu)(bu)分(fen)的(de)(de)鍛(duan)造爆裂(lie),其寬(kuan)度(du)(du)不應超(chao)過(guo) 0. 06d 或(huo)(huo)(huo)深度(du)(du)低于凹穴部(bu)(bu)(bu)分(fen)。圓頭(tou)螺(luo)(luo)栓和(he)(he)螺(luo)(luo)釘(ding)及六角法蘭面螺(luo)(luo)栓：螺(luo)(luo)栓和(he)(he)螺(luo)(luo)釘(ding)及六角法蘭面和(he)(he)圓頭(tou)圓周上的(de)(de)鍛(duan)造爆裂(lie)的(de)(de)寬(kuan)度(du)(du)，不應超(chao)過(guo)下列極限：≤0.08dc(或(huo)(huo)(huo) dk) (只有一個(ge)鍛(duan)造爆裂(lie)時) ；≤0.04dc(或(huo)(huo)(huo) dk)(有兩(liang)個(ge)或(huo)(huo)(huo)更多的(de)(de)鍛(duan)造爆裂(lie)時，其中有一個(ge)允許(xu)到 0.08dc 或(huo)(huo)(huo) dk，其中d ---螺(luo)(luo)紋公稱直徑；dc---頭(tou)部(bu)(bu)(bu)或(huo)(huo)(huo)法蘭直徑；dk---頭(tou)部(bu)(bu)(bu)直徑。

④ 剪切爆裂

剪切爆裂示意圖

產(chan)(chan)生原因：在(zai)鍛造過程中(zhong)可能(neng)產(chan)(chan)生剪切爆裂，例如(ru)在(zai)圓頭(tou)(tou)(tou)或(huo)法(fa)蘭(lan)面(mian)產(chan)(chan)品的圓頭(tou)(tou)(tou)或(huo)法(fa)蘭(lan)面(mian)的周圍(wei)出現，通常和產(chan)(chan)品軸心線約成(cheng) 45°。也可能(neng)產(chan)(chan)生在(zai)六(liu)角產(chan)(chan)品的對(dui)邊平面(mian)上。檢測要求：六(liu)角頭(tou)(tou)(tou)及六(liu)角法(fa)蘭(lan)面(mian)螺栓和螺釘：六(liu)角法(fa)蘭(lan)面(mian)螺栓和螺釘的法(fa)蘭(lan)面(mian)上的剪切爆裂，不應延伸(shen)到頭(tou)(tou)(tou)部頂(ding)面(mian)的頂(ding)圓(倒角圓)或(huo)頭(tou)(tou)(tou)下支承面(mian)內。對(dui)角上的剪切爆裂，不應使(shi)對(dui)角寬度減小到低于規定的最小尺寸。

螺(luo)栓和螺(luo)釘凹穴(xue)頭部隆(long)起部分(fen)的鍛(duan)造爆裂(lie),其(qi)寬度不應超過 0. 06d 或深度低于(yu)凹穴(xue)部分(fen)。

圓(yuan)頭螺栓(shuan)和螺釘及六(liu)角(jiao)法蘭(lan)面螺栓(shuan)：螺栓(shuan)和螺釘及六(liu)角(jiao)法蘭(lan)面和圓(yuan)頭圓(yuan)周上的(de)剪(jian)切(qie)(qie)爆(bao)裂的(de)寬度，不應超過下列極限：≤0.08dc(或(huo) dk) (只有(you)一個(ge)剪(jian)切(qie)(qie)爆(bao)裂時) ；≤0.04dc(或(huo) dk)(有(you)兩個(ge)或(huo)更多的(de)剪(jian)切(qie)(qie)爆(bao)裂時，其中有(you)一個(ge)允許到 0.08dc 或(huo) dk ，其中d ---螺紋公稱直徑(jing)；dc---頭部或(huo)法蘭(lan)直徑(jing)；dk---頭部直徑(jing)。

原材料的缺陷

原材(cai)料缺陷主要包(bao)括(kuo)表(biao)(biao)面(mian)裂紋、表(biao)(biao)面(mian)折疊、表(biao)(biao)面(mian)脫碳、表(biao)(biao)面(mian)粗晶環等。

① 原材料的裂紋和條痕

原材料(liao)的裂紋(wen)和條痕(hen)示意(yi)圖(tu)

產生原(yuan)因：原(yuan)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)和(he)條痕(hen)通(tong)常是沿螺紋(wen)(wen)、光桿或(huo)頭部縱(zong)向延伸(shen)的(de)(de)(de)(de)一條細直線(xian)或(huo)光滑曲線(xian)的(de)(de)(de)(de)缺陷。裂(lie)紋(wen)(wen)和(he)條痕(hen)通(tong)常是制造緊固(gu)件的(de)(de)(de)(de)原(yuan)材料(liao)中固(gu)有的(de)(de)(de)(de)缺陷。檢(jian)測要(yao)求：裂(lie)紋(wen)(wen)或(huo)條痕(hen)的(de)(de)(de)(de)深度(du)：≤0.03d。如果裂(lie)紋(wen)(wen)或(huo)條痕(hen)延伸(shen)到(dao)頭部，則(ze)不應超出對(dui)鍛造爆(bao)裂(lie)規(gui)定的(de)(de)(de)(de)寬度(du)和(he)深度(du)的(de)(de)(de)(de)允許極(ji)限，d為螺紋(wen)(wen)公稱直徑。

② 凹痕

凹痕示意圖

產(chan)生原因：凹痕是在(zai)鍛(duan)造(zao)或(huo)(huo)(huo)鐓鍛(duan)過程中(zhong)，由(you)于金屬(shu)未填滿而呈現在(zai)螺(luo)栓或(huo)(huo)(huo)螺(luo)桿表面(mian)上(shang)的(de)(de)淺坑或(huo)(huo)(huo)凹陷。凹痕是由(you)切(qie)屑或(huo)(huo)(huo)剪切(qie)毛刺或(huo)(huo)(huo)原材(cai)料的(de)(de)銹層造(zao)成的(de)(de)痕跡或(huo)(huo)(huo)壓印(yin)，并(bing)在(zai)鍛(duan)造(zao)或(huo)(huo)(huo)鐓鍛(duan)工序中(zhong)未能消除。檢測要(yao)求：凹痕的(de)(de)深度 h：h≤0.02d（最(zui)大值為 0.25mm）。凹痕的(de)(de)面(mian)積(ji)：支(zhi)承面(mian)上(shang)凹痕面(mian)積(ji)之和，不(bu)應超過支(zhi)承面(mian)總面(mian)積(ji)的(de)(de) 10%。d為螺(luo)紋公稱直徑(jing)。

③ 皺紋

皺紋示意圖

產(chan)生(sheng)原因：皺(zhou)紋是在(zai)鍛造(zao)過(guo)程中(zhong)，呈現在(zai)緊固件表面的(de)(de)金(jin)屬折疊。在(zai)鐓鍛的(de)(de)一次沖擊(ji)過(guo)程中(zhong)，由于(yu)體積不足和形狀不一造(zao)成材料(liao)的(de)(de)位移而產(chan)生(sheng)皺(zhou)紋。檢測要求：位于(yu)或低(di)于(yu)支撐面的(de)(de)內拐(guai)角上(shang)不允許(xu)有皺(zhou)紋，但在(zai)上(shang)述圖示或產(chan)品標準(zhun)中(zhong)特殊允許(xu)者例外(wai)。在(zai)外(wai)拐(guai)角上(shang)的(de)(de)皺(zhou)紋允許(xu)存(cun)在(zai)。

④ 切痕

切痕示意圖

產生(sheng)原因：切痕是縱向或周(zhou)向方向淺的溝槽，在鐓鍛的一次沖擊過程中(zhong)，由(you)于體積(ji)不(bu)足和形狀不(bu)一造(zao)成(cheng)材料(liao)的位移而產生(sheng)皺紋。檢測要求：在光桿、圓角或支(zhi)承(cheng)面(mian)上，由(you)于加(jia)工產生(sheng)的切痕，其表面(mian)粗糙度(du)不(bu)應(ying)超過Ra=3.2μm。

基于機器視覺技術的檢測方法

在工(gong)(gong)業4.0時代，針對(dui)市(shi)場緊(jin)固件生產越來(lai)越趨于(yu)精密化，而用人成本不(bu)斷(duan)增高(gao)，人工(gong)(gong)效率及穩定性也不(bu)高(gao)，誤檢(jian)、漏檢(jian)比(bi)率高(gao)。目前市(shi)場，推出基(ji)于(yu)機器視覺的檢(jian)測(ce)(ce)方(fang)法(fa)，檢(jian)測(ce)(ce)原(yuan)理是通過CCD相(xiang)機拍照，軟件進行圖像(xiang)分析，這(zhe)種方(fang)法(fa)高(gao)效、高(gao)速、非(fei)接觸的檢(jian)測(ce)(ce)。

例如螺(luo)絲(si)螺(luo)母螺(luo)紋檢測(ce)(ce)，對(dui)于品質要(yao)求極為嚴(yan)格，大(da)多廠家主(zhu)要(yao)采(cai)用的(de)(de)是機械檢測(ce)(ce)方法。常用的(de)(de)有螺(luo)紋量規(gui)、工(gong)具顯微鏡、和其他通用量儀等，這些方法都(dou)(dou)是手工(gong)進行的(de)(de)，不(bu)(bu)僅(jin)檢測(ce)(ce)速度(du)慢、檢測(ce)(ce)精度(du)低(di)，而且，螺(luo)絲(si)螺(luo)母的(de)(de)使用量一(yi)般都(dou)(dou)很大(da)，都(dou)(dou)是大(da)批量生產。這時外(wai)觀檢測(ce)(ce)依靠人工(gong)是完全應(ying)付不(bu)(bu)過來的(de)(de)，所以只(zhi)能采(cai)用機器(qi)視覺檢測(ce)(ce)設備來進行品質檢測(ce)(ce)。

但也(ye)往往會存在一些(xie)檢測難點，如(ru)產品位置和(he)角度隨機，且相機需要傾(qing)斜拍攝才能看到一邊(bian)的(de)螺(luo)絲孔側面(mian)，不(bu)同位置的(de)特(te)征(zheng)有一定(ding)視差，傳統視覺算法難以準確定(ding)位和(he)檢測螺(luo)紋(wen)。

檢測要求螺紋(wen)結構是(shi)生產生活(huo)中(zhong)十分常(chang)見的工件(jian)結構，常(chang)常(chang)被(bei)用來(lai)進行物體固定和拼裝。螺紋(wen)結構是(shi)否完(wan)整，螺紋(wen)有無缺損(sun)往往能夠影響產品能否正常(chang)使(shi)用，是(shi)產品完(wan)美出廠(chang)的重要零部件(jian)。

在檢測(ce)(ce)中，一(yi)(yi)般是(shi)想要測(ce)(ce)量產(chan)品(pin)(pin)(pin)部件上螺(luo)絲孔(kong)(kong)內螺(luo)紋(wen)的完整性(xing)和可(ke)用性(xing)：能夠(gou)正確(que)的檢測(ce)(ce)到(dao)被測(ce)(ce)工件有(you)無內螺(luo)紋(wen)。控(kong)制器(qi)的檢測(ce)(ce)速度控(kong)制在0.5S之(zhi)內。當檢測(ce)(ce)出有(you)不合格產(chan)品(pin)(pin)(pin)時(shi)，輸(shu)出報(bao)警(jing)信號(hao)到(dao)PLC。能準(zhun)確(que)識(shi)別螺(luo)孔(kong)(kong)中是(shi)否(fou)有(you)螺(luo)紋(wen)，如有(you)螺(luo)紋(wen)，執行OK信號(hao)同時(shi)產(chan)品(pin)(pin)(pin)進入下一(yi)(yi)工序檢測(ce)(ce)；如果螺(luo)孔(kong)(kong)中沒有(you)螺(luo)紋(wen)或沒有(you)開孔(kong)(kong)，輸(shu)出報(bao)警(jing)信號(hao)給(gei)機(ji)械執行機(ji)構以NG剔除此次品(pin)(pin)(pin)。