磁粉檢測磨削裂紋的時效跟蹤

陳俊囡 葉峰 周宇 王晶 黎平

摘 ?要：文章針對工廠試車后的離合器撥輪磁粉檢測后發(fā)現(xiàn)磨削裂紋的現(xiàn)象，對該零件磨槽加工后磨削裂紋的產(chǎn)生的原因進行分析，利用磁粉檢測對其進行時效跟蹤，從而確定合理的磁粉檢測時機。

關(guān)鍵詞：磁粉檢測;磨削裂紋;時效

中圖分類號：TG580 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）20-0107-02

Abstract： In this paper， aiming at the phenomenon of grinding crack found after magnetic powder inspection of clutch pulley after factory commissioning， the cause of grinding crack after grinding groove processing of this part is analyzed， and the aging tracking is carried out by magnetic particle testing， so as to determine the reasonable time of magnetic particle testing.

Keywords： magnetic particle testing; grinding crack; aging

引言

在工廠試車后及外場檢查中齒輪類零件頻頻發(fā)生斷裂故障，經(jīng)顧客和設(shè)計要求，對故障件相關(guān)在役零件增加磁粉檢測工序，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)多件零件有裂紋顯示，這直接影響了公司一次試車合格率。

為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對相關(guān)零件展開全過程檢查。選取典型件從加工工藝和檢測方法入手，尋找零件產(chǎn)生裂紋的根本原因，針對原因制定切實有效的預(yù)防措施，保障產(chǎn)品一次試車合格率。

1 缺陷成因分析及過程排查

對故障件進行金相檢查，確定工件失效是由于工件磨削裂紋導(dǎo)致。工件在磨削過程中產(chǎn)生磨削裂紋，產(chǎn)品在使用過程中高速旋轉(zhuǎn)，在外力加載下導(dǎo)致工件斷裂，致使產(chǎn)品運轉(zhuǎn)失效。

針對存在磨削裂紋工件裝機使用的情況，從兩方面進行排查，一方面檢查零件磨削工藝過程，從源頭上減少磨削裂紋的產(chǎn)生;另一方面，排查檢測方法的有效性，保證磨削裂紋可以被有效的檢出，杜絕不合格零件的裝機使用。

1.1 磨削工藝過程

磨削裂紋的產(chǎn)生是磨削熱和循環(huán)應(yīng)力引起的，磨削過程中零件表面溫度急劇增加，高達800℃以上產(chǎn)生微裂紋，在磨削的作用下，工件在表面溫度較高的狀態(tài)下迅速冷卻，表面產(chǎn)生收縮力，但同時基體處于膨脹狀態(tài)，表層承受拉應(yīng)力而產(chǎn)生為裂紋，還有砂輪磨粒刮出的微裂紋，在后續(xù)的循環(huán)應(yīng)力作用下擴展開裂形成宏觀裂紋。

產(chǎn)生磨削裂紋的因素有：砂輪的影響、磨削過程冷卻不良、磨削過程操作不當、被磨工件硬度材料不均勻及工件熱處理的影響等。

對以上因素進行排查，發(fā)現(xiàn)當開啟冷卻液時，冷卻液只是流出狀，而且不聚集，導(dǎo)致工件冷卻的不充分，是導(dǎo)致零件產(chǎn)生磨削裂紋的關(guān)鍵因素。更換冷卻系統(tǒng)，加大噴射壓力，保證冷卻液有足夠的流量，對磨削過程進行良好的冷卻。

另外通過完善磨削加工工藝，控制好磨削進給量、更換合適的砂輪，磨加工前，用500#紗布粗拋磨削表面，清除待磨表面的污染物等進一步的改進，細化、優(yōu)化磨削工藝，可以有效的預(yù)防磨削裂紋的產(chǎn)生。

1.2 檢測手段的有效性

根據(jù)零件的加工路線：鍛件毛料-車加工-調(diào)質(zhì)-滲氮-車槽-磨槽-拉花鍵-洗滌-磁粉檢測-最終檢驗。從工件加工工序的排布可以看出磁粉檢測工序是安排在可能產(chǎn)生缺陷的工序之后進行，工序安排合理。

從人、機、料、法、環(huán)、測5個方面對磁粉檢測全過程進行檢查。

（1）人員方面：磁粉檢測7名檢驗員，均持有在有效期內(nèi)中航認證的磁粉檢測2級資格證書，人員磁粉檢測工齡最短6年，最長23年，近5年個人能力評估均處于中上水平，有著豐富磁粉檢驗經(jīng)驗。

（2）設(shè)備方面：用E型試塊對現(xiàn)場交流磁力探傷機進行綜合性能檢查，試塊清晰顯示一孔，如圖1所示，綜合性能檢查合格。另磁力探傷機電流載荷試驗、安培表讀數(shù)校驗、時間控制器、設(shè)備內(nèi)部短路檢查均合格。

（3）耗材方面：熒光磁粉、油基載液入場復(fù)驗合格，在用磁懸液濃度、污染檢查合格，磁懸液粘度檢查合格。

（4）環(huán)境方面：環(huán)境溫度、黑光輻照度、環(huán)境光照度、驗證白光均在標準要求范圍內(nèi)。

（5）檢測工藝：零件采用周向中心導(dǎo)體法+縱向線圈法，濕連續(xù)法檢驗，使用A1型15%高靈敏度試片驗證，人工缺陷清晰顯示。

從以上5方面對磁粉檢測過程進行檢查，工藝合理，設(shè)備正常，人員持證上崗，操作規(guī)范，磁粉檢測過程受控可靠。

2 零件磨削裂紋產(chǎn)生的延時現(xiàn)象

針對于經(jīng)磁粉檢測合格的零件在裝機試車后經(jīng)常出現(xiàn)磨削裂紋的情況，推測為磨削延時裂紋導(dǎo)致。延遲裂紋是工件制造工藝中一直令人困惑的問題，它對產(chǎn)品埋下極大的質(zhì)量隱患。通常認知中延遲裂紋一般產(chǎn)生在焊接后，由于塑性儲備、應(yīng)力狀態(tài)以及焊縫金屬中氫含量等綜合作用而產(chǎn)生的焊接裂紋，而針對磨削裂紋的延時效應(yīng)，相關(guān)資料很少涉及。

在現(xiàn)場隨機抽取一批工件進行磁粉檢測驗證。以離合器撥輪為例，零件材料：38rMoAlA，滲氮層深度：0.25～0.35，表面硬度：HRC≥88。該零件有多次發(fā)現(xiàn)磨削裂紋的存在，一度出現(xiàn)磨削裂紋率達到60%～80%的情況。對經(jīng)磁粉檢測合格的零件裝配試車后，分解再次進行磁粉檢測時，又多次發(fā)現(xiàn)線性裂紋顯示，顯示如圖2所示。

為了驗證磨削裂紋的延時性，對該零件某一批次40件零件磨削后進行磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)16件在油槽內(nèi)側(cè)面有不同程度的磨削裂紋。在零件放置24小時后，再次對該批次先期合格零件重新進行磁粉檢測，在合格的24件中又發(fā)現(xiàn)6件存在磨削裂紋，且特征明顯。次日，對二次檢查合格的18件再次進行磁粉檢測，再次發(fā)現(xiàn)其中一件有磨削裂紋顯示。經(jīng)過三天的跟蹤，證實了離合器撥輪在磨削加工后可能有延時裂紋的產(chǎn)生。

3 磁粉檢測時機

結(jié)合磨削裂紋產(chǎn)生的原因和磨削裂紋的延時現(xiàn)象，我們認為在磨削過程中運用的工藝參數(shù)不當（進刀量、冷卻液及砂輪狀態(tài)等因素）產(chǎn)生了較高的殘余的拉應(yīng)力，當時并未形成裂紋，時間上被磨削的表面已經(jīng)出現(xiàn)了燒傷，但在隨后的存放過程中，殘余拉應(yīng)力隨著時間逐漸釋放，在局部區(qū)域超過了材料的強度極限時即產(chǎn)生了裂紋。

為了有效檢測處零件在磨削加工后產(chǎn)生的延時裂紋，磁粉檢測工序必須安排在適當?shù)臋z測時機，即殘余拉應(yīng)力釋放之后。我們初步設(shè)定磨槽工序48小時后進行磁粉檢測，并對該零件磁粉檢測情況及試車后再次磁粉檢測情況進行跟蹤，跟蹤情況見表1。結(jié)合試車后分解檢測情況，對離合器撥輪在磨槽48小時后進行磁粉檢測，可以有效的檢測出延時磨削裂紋，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)論

（1）必須對零件的磨削工藝進行優(yōu)化，才能在根本上預(yù)防零件磨削的產(chǎn)生。更換冷卻系統(tǒng)，加大噴射壓力，保證冷卻液有足夠的流量，對磨削過程進行良好的冷卻;完善磨削加工工藝，控制好磨削進給量、更換合適的砂輪，磨加工前，用500#紗布粗拋磨削表面，清除待磨表面的污染物。

（2）通過磁粉檢測對離合器撥輪磨削裂紋的時效跟蹤，磨削裂紋產(chǎn)生具有延時性。

（3）在磨削工序后，通過合理時間對殘余拉應(yīng)力進行釋放，間隔48小時后對工件進行磁粉檢測可以有效避免缺陷的漏檢。

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