緊固件作為常見的機(jī)械零部件，在工作中可能會(huì)出現(xiàn)裂紋、腐蝕、凹坑以及人為損傷等缺陷，將嚴(yán)重威脅著現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。以汽車為例，串聯(lián)起汽車關(guān)鍵零部件的緊固件一旦腐蝕斷裂失效，輕則汽車故障，重則出現(xiàn)人員傷亡。在這個(gè)對(duì)緊固件的質(zhì)量要求日益嚴(yán)苛的時(shí)代，高精度檢測(cè)，已成為緊固件原材料挑選及生產(chǎn)制造的必要工序！

因此，在緊固件廠必要設(shè)立表面缺陷檢測(cè)工位，并安排相應(yīng)的技術(shù)人員，對(duì)生產(chǎn)的固件進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)。那么緊固件表面缺陷種類有哪些呢？其產(chǎn)生的原因以及檢測(cè)的依據(jù)又是什么呢？

緊固件常見缺陷類型及檢測(cè)要點(diǎn)

汽車零部件-螺栓為例，從設(shè)計(jì)出圖到制品，要經(jīng)歷一系列工藝流程，流程中存在眾多復(fù)雜因素，極有可能形成某種缺陷，若這些缺陷未被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，或檢測(cè)手段落后而發(fā)現(xiàn)不了，或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不合理等，使得原本不應(yīng)該流入市場(chǎng)的不合格品成為商品，從而成為在后續(xù)裝配服役過(guò)程中失效的潛在因素。汽車零部件常見缺陷可以分為：工藝缺陷、原材料缺陷。

制造工藝產(chǎn)生的缺陷

成形工藝不當(dāng)造成的工藝缺陷種類較多，例如，成形工藝不當(dāng)所致粗晶或晶粒不均勻、成形工藝不當(dāng)所致螺紋流線分布不順或穿流、螺紋滾壓工藝不當(dāng)造成缺陷、加工藝不當(dāng)造成的缺陷、成形工藝不當(dāng)導(dǎo)致裂紋、熱處理工藝不當(dāng)導(dǎo)致淬火裂紋等。

① 淬火裂縫

淬火裂縫示意圖

產(chǎn)生原因：在熱處理過(guò)程中，由于過(guò)高的熱應(yīng)力和應(yīng)變，都可能產(chǎn)生淬火裂縫。淬火裂縫通常是不規(guī)則相交、無(wú)規(guī)律方向的呈現(xiàn)在緊固件表面。檢測(cè)要求：任何深度、任何長(zhǎng)度或任何部位的淬火裂縫都不允許存在。

② 鍛造裂縫

鍛造裂縫示意圖

產(chǎn)生原因：鍛造裂縫可能在切料或鍛造工序中產(chǎn)生，并位于螺栓和螺釘?shù)念^部頂面，以及凹穴頭部隆起部分。檢測(cè)要求：鍛造裂縫的長(zhǎng)度L ：L≤d；鍛造裂縫的深度或者寬度 b：b≤0.04d；d---螺紋公稱直徑。

③ 鍛造爆裂

鍛造爆裂示意圖

產(chǎn)生原因：在鍛造過(guò)程中可能產(chǎn)生鍛造爆裂，例如在螺栓和螺釘六角頭的對(duì)角上，或在法蘭面或圓周上，或在凹穴頭部隆起部分出現(xiàn)。檢測(cè)要求：六角頭及六角法蘭面螺栓和螺釘：六角法蘭面螺栓和螺釘?shù)姆ㄌm面上的鍛造爆裂，不應(yīng)延伸到頭部頂面的頂圓(倒角圓)或頭下支承面內(nèi)。

對(duì)角上的鍛造爆裂，不應(yīng)使對(duì)角寬度減小到低于規(guī)定的最小尺寸。螺栓和螺釘凹穴頭部隆起部分的鍛造爆裂,其寬度不應(yīng)超過(guò) 0. 06d 或深度低于凹穴部分。圓頭螺栓和螺釘及六角法蘭面螺栓：螺栓和螺釘及六角法蘭面和圓頭圓周上的鍛造爆裂的寬度，不應(yīng)超過(guò)下列極限：≤0.08dc(或 dk) (只有一個(gè)鍛造爆裂時(shí)) ；≤0.04dc(或 dk)(有兩個(gè)或更多的鍛造爆裂時(shí)，其中有一個(gè)允許到 0.08dc 或 dk，其中d ---螺紋公稱直徑；dc---頭部或法蘭直徑；dk---頭部直徑。

④ 剪切爆裂

剪切爆裂示意圖

產(chǎn)生原因：在鍛造過(guò)程中可能產(chǎn)生剪切爆裂，例如在圓頭或法蘭面產(chǎn)品的圓頭或法蘭面的周圍出現(xiàn)，通常和產(chǎn)品軸心線約成 45°。也可能產(chǎn)生在六角產(chǎn)品的對(duì)邊平面上。檢測(cè)要求：六角頭及六角法蘭面螺栓和螺釘：六角法蘭面螺栓和螺釘?shù)姆ㄌm面上的剪切爆裂，不應(yīng)延伸到頭部頂面的頂圓(倒角圓)或頭下支承面內(nèi)。對(duì)角上的剪切爆裂，不應(yīng)使對(duì)角寬度減小到低于規(guī)定的最小尺寸。

螺栓和螺釘凹穴頭部隆起部分的鍛造爆裂,其寬度不應(yīng)超過(guò) 0. 06d 或深度低于凹穴部分。

圓頭螺栓和螺釘及六角法蘭面螺栓：螺栓和螺釘及六角法蘭面和圓頭圓周上的剪切爆裂的寬度，不應(yīng)超過(guò)下列極限：≤0.08dc(或 dk) (只有一個(gè)剪切爆裂時(shí)) ；≤0.04dc(或 dk)(有兩個(gè)或更多的剪切爆裂時(shí)，其中有一個(gè)允許到 0.08dc 或 dk ，其中d ---螺紋公稱直徑；dc---頭部或法蘭直徑；dk---頭部直徑。

原材料的缺陷

原材料缺陷主要包括表面裂紋、表面折疊、表面脫碳、表面粗晶環(huán)等。

① 原材料的裂紋和條痕

原材料的裂紋和條痕示意圖

產(chǎn)生原因：原材料的裂紋和條痕通常是沿螺紋、光桿或頭部縱向延伸的一條細(xì)直線或光滑曲線的缺陷。裂紋和條痕通常是制造緊固件的原材料中固有的缺陷。檢測(cè)要求：裂紋或條痕的深度：≤0.03d。如果裂紋或條痕延伸到頭部，則不應(yīng)超出對(duì)鍛造爆裂規(guī)定的寬度和深度的允許極限，d為螺紋公稱直徑。

② 凹痕

凹痕示意圖

產(chǎn)生原因：凹痕是在鍛造或鐓鍛過(guò)程中，由于金屬未填滿而呈現(xiàn)在螺栓或螺桿表面上的淺坑或凹陷。凹痕是由切屑或剪切毛刺或原材料的銹層造成的痕跡或壓印，并在鍛造或鐓鍛工序中未能消除。檢測(cè)要求：凹痕的深度 h：h≤0.02d（最大值為 0.25mm）。凹痕的面積：支承面上凹痕面積之和，不應(yīng)超過(guò)支承面總面積的 10%。d為螺紋公稱直徑。

③ 皺紋

皺紋示意圖

產(chǎn)生原因：皺紋是在鍛造過(guò)程中，呈現(xiàn)在緊固件表面的金屬折疊。在鐓鍛的一次沖擊過(guò)程中，由于體積不足和形狀不一造成材料的位移而產(chǎn)生皺紋。檢測(cè)要求：位于或低于支撐面的內(nèi)拐角上不允許有皺紋，但在上述圖示或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中特殊允許者例外。在外拐角上的皺紋允許存在。

④ 切痕

切痕示意圖

產(chǎn)生原因：切痕是縱向或周向方向淺的溝槽，在鐓鍛的一次沖擊過(guò)程中，由于體積不足和形狀不一造成材料的位移而產(chǎn)生皺紋。檢測(cè)要求：在光桿、圓角或支承面上，由于加工產(chǎn)生的切痕，其表面粗糙度不應(yīng)超過(guò)Ra=3.2μm。

基于機(jī)器視覺技術(shù)的檢測(cè)方法

在工業(yè)4.0時(shí)代，針對(duì)市場(chǎng)緊固件生產(chǎn)越來(lái)越趨于精密化，而用人成本不斷增高，人工效率及穩(wěn)定性也不高，誤檢、漏檢比率高。目前市場(chǎng)，推出基于機(jī)器視覺的檢測(cè)方法，檢測(cè)原理是通過(guò)CCD相機(jī)拍照，軟件進(jìn)行圖像分析，這種方法高效、高速、非接觸的檢測(cè)。

例如螺絲螺母螺紋檢測(cè)，對(duì)于品質(zhì)要求極為嚴(yán)格，大多廠家主要采用的是機(jī)械檢測(cè)方法。常用的有螺紋量規(guī)、工具顯微鏡、和其他通用量?jī)x等，這些方法都是手工進(jìn)行的，不僅檢測(cè)速度慢、檢測(cè)精度低，而且，螺絲螺母的使用量一般都很大，都是大批量生產(chǎn)。這時(shí)外觀檢測(cè)依靠人工是完全應(yīng)付不過(guò)來(lái)的，所以只能采用機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。

但也往往會(huì)存在一些檢測(cè)難點(diǎn)，如產(chǎn)品位置和角度隨機(jī)，且相機(jī)需要傾斜拍攝才能看到一邊的螺絲孔側(cè)面，不同位置的特征有一定視差，傳統(tǒng)視覺算法難以準(zhǔn)確定位和檢測(cè)螺紋。

檢測(cè)要求螺紋結(jié)構(gòu)是生產(chǎn)生活中十分常見的工件結(jié)構(gòu)，常常被用來(lái)進(jìn)行物體固定和拼裝。螺紋結(jié)構(gòu)是否完整，螺紋有無(wú)缺損往往能夠影響產(chǎn)品能否正常使用，是產(chǎn)品完美出廠的重要零部件。

在檢測(cè)中，一般是想要測(cè)量產(chǎn)品部件上螺絲孔內(nèi)螺紋的完整性和可用性：能夠正確的檢測(cè)到被測(cè)工件有無(wú)內(nèi)螺紋?？刂破鞯臋z測(cè)速度控制在0.5S之內(nèi)。當(dāng)檢測(cè)出有不合格產(chǎn)品時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)到PLC。能準(zhǔn)確識(shí)別螺孔中是否有螺紋，如有螺紋，執(zhí)行OK信號(hào)同時(shí)產(chǎn)品進(jìn)入下一工序檢測(cè)；如果螺孔中沒有螺紋或沒有開孔，輸出報(bào)警信號(hào)給機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)以NG剔除此次品。