鎳銅合金鑄件的滲透檢測(cè)

張新菊，張 環(huán)，胡學(xué)知，陸晨薇

（1.西安航空動(dòng)力控制科技有限公司，西安 710077；2.慶安集團(tuán)公司，西安 710077）

1 鎳銅合金鑄件的鑄造特點(diǎn)和檢測(cè)難點(diǎn)

鎳銅合金有較好的室溫力學(xué)性能和高溫強(qiáng)度，耐蝕性高，容易加工，耐磨性好，被廣泛應(yīng)用于有耐磨性要求的零件制造中。但是，鎳銅合金是一種新型材料，鑄造工藝還不十分成熟；另外，由于其含銅量較高，鑄造難度十分大，容易產(chǎn)生晶間裂紋缺陷。

鎳銅合金沒有磁性，晶間裂紋的檢測(cè)方法只能選擇滲透檢測(cè)。但是，這種晶間裂紋在滲透檢測(cè)時(shí)，一般不易發(fā)現(xiàn)，容易被漏檢。

滲透檢測(cè)是以毛細(xì)作用原理為基礎(chǔ)的檢測(cè)表面開口缺陷的無損檢測(cè)方法［1］。使用此法檢測(cè)時(shí)，缺陷必須開口，所以對(duì)受檢零件的表面狀況要求非常嚴(yán)格。零件表面殘留的任何污物，如油污、灰塵、金屬加工碎屑和氧化皮等，都對(duì)滲透檢測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生影響。如果缺陷表面開口一旦被堵塞，滲透檢測(cè)就會(huì)出現(xiàn)缺陷漏檢。鎳銅合金鑄件的滲透檢測(cè)漏檢就屬于這種情況。

筆者從滲透檢測(cè)原理和預(yù)處理入手，在滲透檢測(cè)前采用特殊的腐蝕清洗液進(jìn)行預(yù)處理，并選擇合理的滲透檢測(cè)時(shí)機(jī)，充分暴露鎳銅合金鑄件表面缺陷，為滲透檢測(cè)提供符合要求的表面狀態(tài)，達(dá)到確保滲透檢測(cè)質(zhì)量的目的。

2 滲透檢測(cè)工藝分析

所敘鎳銅合金鑄件在加工過程中安排有兩次滲透檢測(cè)工序。檢測(cè)采用水洗型中等靈敏度熒光滲透劑進(jìn)行，具體參數(shù)為：采用浸漬法施加滲透劑，滲透劑牌號(hào)ZL－60D，滲透時(shí)間30 min（其中滲透時(shí)間13min，滴落時(shí)間17min），烘干溫度68 ℃，烘干時(shí)間10min；顯像劑牌號(hào)ZP－4B，干粉噴粉顯像，顯像時(shí)間20min。

具體檢測(cè)或檢驗(yàn)過程如下：

（1）對(duì)毛坯棒料的滲透檢測(cè)

檢測(cè)工序安排為：澆鑄→熱處理→X 光檢測(cè)→滲透檢測(cè)。因?yàn)殍T造和熱處理后都有可能產(chǎn)生表面缺陷，因此在鑄造和熱處理之后安排滲透檢測(cè)是合理的［2］。

此時(shí)，滲透檢測(cè)的預(yù)清洗方法為堿清洗，滲透檢測(cè)后很少發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。X 光經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)很多晶粒粗大的現(xiàn)象，但這不是X 光檢測(cè)的范圍，一般不作為判廢的依據(jù)。

（2）對(duì)成品零件表面進(jìn)行100%滲透檢測(cè)

全部加工完成后，對(duì)成品零件所有表面進(jìn)行100%滲透檢測(cè)，此時(shí)，滲透檢測(cè)的預(yù)清洗方法為堿清洗，該階段能夠發(fā)現(xiàn)一些裂紋缺陷。

（3）對(duì)滲透檢測(cè)合格交庫的零件進(jìn)行匯總檢驗(yàn)

此時(shí)，用放大鏡還能夠發(fā)現(xiàn)一些裂紋缺陷，而滲透檢測(cè)時(shí)卻沒有發(fā)現(xiàn)。

（4）對(duì)這類裂紋缺陷進(jìn)行金相低倍檢查分析

通過對(duì)比分析可知，滲透檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不了這類裂紋缺陷的原因主要有：①這些裂紋大都是沿晶裂紋，非常細(xì)微；如不對(duì)其進(jìn)行腐蝕，宏觀下普通目視發(fā)現(xiàn)不了這些裂紋。②還有一些裂紋是加工過程中產(chǎn)生的，這些裂紋缺陷的開口，被加工時(shí)的金屬碎屑等污物堵塞，導(dǎo)致滲透檢測(cè)出現(xiàn)漏檢。

綜上分析可知，若不采用特殊的預(yù)清洗方法進(jìn)行處理，上述沿晶裂紋及開口被堵塞的裂紋是難以完全被檢查出來的［3］。

3 預(yù)清洗對(duì)滲透檢測(cè)的影響

預(yù)清洗是滲透檢測(cè)的第一道工序，也是最為重要的一道工序。因?yàn)闈B透檢測(cè)的物理基礎(chǔ)是毛細(xì)作用，表面的油脂、污物的存在都可能阻止毛細(xì)作用的發(fā)生，從而產(chǎn)生以下影響：①阻止?jié)B透劑滲入表面開口缺陷中，甚至堵住缺陷。②滲透劑即使?jié)B進(jìn)缺陷中去，會(huì)與缺陷中的油污混合，使顯示的熒光亮度或顏色強(qiáng)度降低。③停留在零件上的油污，容易掩蓋這些部位的缺陷顯示。

因此，零件在滲透檢測(cè)前，必須選用合適的化學(xué)清洗液進(jìn)行預(yù)處理，將表面開口（包括細(xì)微開口）缺陷中的所有污物清理干凈，以保證滲透檢測(cè)效果。

4 工藝改進(jìn)

4.1 改進(jìn)前的滲透檢測(cè)情況

受檢零件在毛坯階段和最終機(jī)械加工后進(jìn)行滲透檢測(cè)，預(yù)處理采用弱堿性清洗劑（ARDROX6333：與水的體積配比在1…3到1…4之間），滲透檢測(cè)前對(duì)零件進(jìn)行預(yù)清洗，然后采用水洗型中等靈敏度熒光滲透劑進(jìn)行檢測(cè)。

毛坯階段的滲透檢測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)過表面裂紋等缺陷。

最終機(jī)械加工完成后，再進(jìn)行一次滲透檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別零件有裂紋；但在1 0倍放大鏡下觀察，50%～60%的零件存在裂紋，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度和整個(gè)任務(wù)的交付。

為此，對(duì)鎳銅合金鑄件預(yù)處理方法所用清洗劑和滲透檢測(cè)工藝進(jìn)行了梳理和分析，并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，提出一種切實(shí)可行的鎳銅合金鑄件的滲透檢測(cè)工藝。

4.2 改變清洗腐蝕液的對(duì)比試驗(yàn)

試驗(yàn)1：對(duì)30件毛坯零件進(jìn)行試驗(yàn)。預(yù)處理采用弱堿性清洗劑ARDROX6333進(jìn)行清洗；配比：弱堿性清洗劑與水的體積配比在1…3和1…4之間；然后，依次進(jìn)行水洗、徹底干燥、滲透檢測(cè)工序。檢測(cè)結(jié)果：5件存有裂紋，結(jié)論不合格；其余25件零件均未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，結(jié)論合格。檢測(cè)結(jié)果如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前滲透檢測(cè)結(jié)果

試驗(yàn)2：對(duì)同樣的30件毛坯零件進(jìn)行試驗(yàn)。預(yù)處理采用10%三氯化鐵水溶液腐蝕5min；然后，水洗干凈，在烘箱中徹底干燥，與試驗(yàn)1同樣的方法進(jìn)行滲透檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果：20 件零件發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋，結(jié)論不合格；10件未見裂紋，結(jié)論合格。

由此可見，采用10%三氯化鐵水溶液作為腐蝕清洗劑，對(duì)零件缺陷開口進(jìn)行腐蝕，可以充分暴露表面缺陷。檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。

圖2 三氯化鐵水溶液腐蝕后滲透檢測(cè)結(jié)果

5 改進(jìn)效果

通過試驗(yàn)證明，清洗腐蝕液的腐蝕可使鎳銅合金鑄件表面的沿晶裂紋充分暴露，也可以使缺陷中的金屬碎屑得到處理，可確保滲透檢測(cè)的可靠性。

由此，對(duì)鎳銅合金鑄件的檢測(cè)工藝進(jìn)行以下改進(jìn)。

（1）毛料入廠后，先根據(jù)加工余量進(jìn)行一次表面車削加工（表面粗糙度Ra達(dá)到1.6）；車削工序后，增加滲透檢測(cè)工序（預(yù)處理采用10%三氯化鐵水溶液進(jìn)行腐蝕），滲透檢測(cè)合格后進(jìn)行X 光檢測(cè)，然后再進(jìn)行下一步的機(jī)械加工。

（2）機(jī)械加工完成后，再安排一次滲透檢測(cè)；其預(yù)處理采用10%三氯化鐵水溶液進(jìn)行腐蝕，以清除加工過程中產(chǎn)生的缺陷。

（3）對(duì)于鎳銅合金鑄件，通過打磨方法排除缺陷，必須先進(jìn)行腐蝕后才能進(jìn)行滲透檢測(cè)。

采用改進(jìn)后的滲透檢測(cè)工藝對(duì)鎳銅合金鑄件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的可靠性得到了大幅度提高，滿足了交付要求。

6 結(jié)語

鎳銅合金鑄件滲透檢測(cè)時(shí)，為避免出現(xiàn)晶間裂紋漏檢的問題，必須采用三氯化鐵溶液進(jìn)行腐蝕預(yù)處理，使缺陷充分暴露于表面，從而確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

［1］林猷文，任學(xué)冬.滲透檢測(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［2］黃磊，莫瑕琳，朱莉君，等.微小缺陷的液體滲透檢測(cè)［J］.無損檢測(cè)，2013，35（12）：34－37.

［3］馬新朝.核電工程中液體滲透檢測(cè)的質(zhì)量控制及顯像結(jié)果評(píng)判差異性［J］.無損檢測(cè)，2014，36（9）：85－89.