某零件表面熒光背景過度的成因及預處理

劉興勇，徐亞亞

(中航動力股份有限公司 無損檢測中心， 西安 710021)

?

某零件表面熒光背景過度的成因及預處理

劉興勇，徐亞亞

(中航動力股份有限公司 無損檢測中心， 西安 710021)

摘要：某板材沖壓零件表面檢測時，出現(xiàn)熒光背景過度而使得缺陷的可識別度大大降低的問題，針對此問題進行工藝試驗，分析了熒光背景過度的成因，并依據(jù)成因制定出了合理而有效的預處理方法。

關鍵詞：熒光滲透檢測；熒光背景過度；預處理方法

板材沖壓零件在航空發(fā)動機上應用非常普遍，作用非常重要，生產(chǎn)制造過程中常采用熒光滲透檢測確保零件表面質(zhì)量[1]。

板材沖壓零件采用熒光滲透檢測表面質(zhì)量時，如果出現(xiàn)熒光背景過度(零件表面存有鮮明黃綠色熒光)的情況，則會降低缺陷處熒光跡痕顯示和無缺陷背景之間的對比度，使得人眼識別缺陷困難，嚴重時會導致缺陷無法檢出。筆者針對此問題，分析了熒光背景過度的成因，并制定了預處理方法。

1問題描述

1.1　零件信息

零件材料：GH163；表面狀態(tài)：干吹砂表面。

主要工序：下料→涂清漆→成型沖孔→除清漆→淬、回火→去氧化皮→涂清漆→校正→除清漆→沖孔→吹砂→洗滌→熒光檢測。

1.2　零件背景過度

該批零件表面為粗糙度較高的干吹砂狀態(tài)，經(jīng)熒光滲透檢測處理后，在黑光燈下，所有的表面呈現(xiàn)出均勻的黃綠色熒光背景，見圖1(a)右側(cè)的黃綠色熒光區(qū)域。該背景經(jīng)擦拭后，露出金屬色底見圖1(a)左側(cè)的紫藍色區(qū)域，經(jīng)重新滲透后會再次呈現(xiàn)出黃綠色熒光背景過度現(xiàn)象。

圖1　黑、白光下問題零件的外觀圖片

該批零件在白光下進行觀察，零件表面無任何異常，如圖1(b)所示。

2成因分析

2.1　理化分析

為分析形成熒光背景過度的成因，從該批零件中隨機選取一件零件進行理化分析。分析報告結論為：零件表面粗糙度較高，且表面有殘留的清漆。

2.2　工藝試驗

2.2.1理論分析

從理化分析得出的影響因素進行以下考慮。

(1) 從表面粗糙度方面考慮，該批零件的表面粗糙度與該件號的其他批次零件的表面粗糙度相差無幾，且此前未出現(xiàn)熒光背景過度情況。

(2) 清漆作為一種松散的介質(zhì)，易于吸附熒光滲透液，形成黃綠色熒光背景。通常情況下，采用丙酮等有機溶劑可以將清漆從光滑零件表面上徹底去除，即擦除后重新滲透得到符合熒光滲透檢測的背景。

根據(jù)以上分析，如零件表面存在以上兩因素中的任何一種時，零件經(jīng)正常的預清洗工藝處理后，不會出現(xiàn)熒光背景過度情況；如零件出現(xiàn)熒光背景過度則應該是兩種因素共同作用的結果。

2.2.2滲透檢測工藝

該零件采用浸漬法施加熒光滲透液，熒光滲透液牌號為HM-406，滲透時間為15 min(其中浸漬7 min，滴落8 min)；采用手工清洗的方法去除多余滲透液；烘干溫度不高于70 ℃，烘干時間為10 min；采用干粉顯像劑顯像，顯像劑牌號為D-90G，顯像時間為10 min～4 h；黑光照度不小于1 200 μW·cm-2。

2.2.3試驗驗證

(1) 試驗一

以一件其他批次的該零件按2.2.2節(jié)中要求完成滲透處理(見圖2(a))，在黑光燈下觀察零件表面背景情況，用來驗證當沒有殘留清漆時，該零件表面的粗糙程度是否會造成熒光背景過度。

圖2　同件號其他批次零件的滲透過程及滲透處理后背景

圖2(b)表明，該零件的表面粗糙度不會造成過度的熒光背景。

(2) 試驗二

用于驗證當零件表面粗糙度高時，采用丙酮等有機溶劑將清漆從零件表面上徹底去除并重新滲透處理后,不會再次形成過度的熒光背景。

將一塊材料為GH163的光滑金屬板表面施加B01-15丙烯酸清漆，在空氣中自然干燥制成試板。將試板按2.2.2節(jié)中的要求完成滲透處理，得到圖3(a)所示結果；然后采用有機溶劑丙酮將試板表面的清漆擦除；最后將試板按2.2.2中的要求重新進行滲透處理，并在黑光燈下觀察試板表面背景情況，如圖3(b)所示。

圖3　涂清漆光滑試板丙酮擦除前后的滲透處理背景

圖3(a)表明，清漆是一種松散的介質(zhì)，易于吸附熒光滲透液，形成黃綠色的背景。圖3(b)表明，采用丙酮等有機溶劑可以將清漆從光滑零件表面上徹底去除。

(3) 試驗三

用于驗證當零件表面粗糙度較高時，采用有機溶劑清洗清漆后，重新進行滲透處理仍得到過度的熒光背景。

將一件表面背景符合要求的該零件(注：選自未出現(xiàn)熒光背景過度批次中的零件)表面施加B01-15丙烯酸清漆，在空氣中自然干燥制成試件。

將試件按2.2.2節(jié)中的要求完成滲透處理，得到圖4(a)所示結果；然后采用有機溶劑丙酮將試件表面的清漆去除得到圖4(b)所示結果；最后將試件按2.2.2節(jié)中的要求重新進行滲透處理，并在黑光燈下觀察試板表面背景情況，如圖4(c)所示。

圖4　涂清漆較粗糙表面丙酮擦除前后的滲透處理背景

從圖4(c)可以看到，試件出現(xiàn)與圖1(a)中的黃綠色背景一致的背景過度。

2.3　成因分析結論

工藝試驗結果驗證，零件表面粗糙度較高時，清漆易于殘留，清漆會吸附熒光滲透液形成過度的熒光背景。

結合理化分析的結論得出，該批零件出現(xiàn)背景過度問題的原因是零件較粗糙的表面上殘留的清漆吸附熒光滲透液形成了過度的熒光背景。

3熒光背景過度零件滲透檢測前的預處理方法

該批零件出現(xiàn)熒光背景過度是由于零件粗糙表面上殘留的清漆吸附熒光滲透液形成的，因此，要解決熒光背景過度問題就必須在熒光滲透檢測前將零件表面殘留的清漆去除干凈。

滲透檢測前可采用的預處理方法一般有下列幾種：① 溶劑清洗。② 化學清洗。③ 機械清理。針對此三種方法，分別做了如下試驗。

3.1　溶劑清洗

該批零件出現(xiàn)熒光背景過度后，將整批零件采用CQX25-24超聲波清洗機結合丙酮清洗的方式進行3次清洗(清洗時間分別為10,15,20 min)，每次清洗后按2.2.2節(jié)中要求重新進行滲透處理，得到的結果均為背景無改善。結果表明，溶劑清洗無法有效地徹底去除零件粗糙表面殘留的清漆。

3.2　化學清洗

化學清洗作為一種表面漆層的去除方法，需要根據(jù)零件表面漆層具體情況制定并嚴格控制清洗時間，以防止化學溶液對零件造成損傷。

由于無法通過肉眼直接觀察到該批零件表面殘留的清漆，故零件表面的清漆殘留程度無法確定，且不同的零件表面清漆殘留程度也不同。因此，選擇化學清洗方法時，參數(shù)的制定存在困難，操作性差。

3.3　機械清理方法

機械清理的方法較多，考慮到工廠中的可操作性，選擇常用的打磨和吹砂方法。而打磨和吹砂方法又分別可細分為多種方法，為尋找最佳的清理方法，分別做了大量的試驗，結果詳見表2。

采用機械清理的方法對有背景過度的試件表面進行處理，處理后按2.2.2節(jié)中要求重新滲透處理，結果見表1。

表1　機械清理方法處理試件的效果

圖5　細砂布打磨表面重新滲透處理后黑光下背景

圖6　打磨刀打磨表面重新滲透處理后黑光下背景

圖7　濕吹砂處理前、后滲透處理黑光下背景對比

3.4　小結

從不同預處理方法的處理效果可以看出，采用一定目數(shù)的濕吹砂和打磨方法可以有效去除粗糙表面上殘留的清漆。

圖8　干吹砂處理前、后滲透處理黑光下背景對比

4結論

該批零件表面出現(xiàn)熒光背景過度問題的原因是：粗糙度較高的零件表面清漆易于殘留，殘留的清漆會吸附熒光滲透液，形成了常用清洗方法難以去除的熒光背景。

針對零件出現(xiàn)此類熒光背景過度的情況，工廠可采用濕吹砂和打磨方法作為熒光滲透檢測的預處理方法。實踐表明：在采用打磨方法時，選擇的砂紙、刀頭的顆粒目數(shù)應盡量大，以保證打磨后去除余量小且打磨表面光滑平整；避免產(chǎn)生過于粗糙的表面，再次吸附熒光滲透液而形成背景過度。

參考文獻：

[1]林猷文，任學東.滲透檢測[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

The Reason of Excessive Fluorescent Background and the Pre-process Testing for Sheet Part

LIU Xing-yong, XU Ya-ya

(NDT Center of Avic Aviation Engine Corporation PLC, Xi′an 710021, China)

Abstract：Aiming at the technique problem of the obvious decrement in defect distinguishing capability because of the excessive fluorescent background for batch stamped sheet part(s), this paper analyzed its cause by using process-testing and proposed a reasonable and effective pre-processing method.

Key words:Fluorescent penetrant inspection; Excessive fluorescent background; Pre-processing method

中圖分類號：TG115.28

文獻標志碼：A

文章編號：1000-6656(2016)02-0032-04

DOI:10.11973/wsjc201602008

作者簡介：劉興勇(1984-)，男，工程師，學士，主要從事滲透檢測工作。

收稿日期：2015-05-07