磁粉檢測(cè)磨削裂紋的時(shí)效跟蹤

陳俊囡 葉峰 周宇 王晶 黎平

摘 ?要：文章針對(duì)工廠試車后的離合器撥輪磁粉檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)磨削裂紋的現(xiàn)象，對(duì)該零件磨槽加工后磨削裂紋的產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，利用磁粉檢測(cè)對(duì)其進(jìn)行時(shí)效跟蹤，從而確定合理的磁粉檢測(cè)時(shí)機(jī)。

關(guān)鍵詞：磁粉檢測(cè);磨削裂紋;時(shí)效

中圖分類號(hào)：TG580 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(chǎng)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(jì)要求，對(duì)故障件相關(guān)在役零件增加磁粉檢測(cè)工序，經(jīng)檢測(cè)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(duì)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(cè)方法入手，尋找零件產(chǎn)生裂紋的根本原因，針對(duì)原因制定切實(shí)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(duì)故障件進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)失效。

針對(duì)存在磨削裂紋工件裝機(jī)使用的情況，從兩方面進(jìn)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(cè)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(jī)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(dá)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(shí)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(kuò)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(dāng)、被磨工件硬度材料不均勻及工件熱處理的影響等。

對(duì)以上因素進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)開啟冷卻液時(shí)，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(duì)磨削過程進(jìn)行良好的冷卻。

另外通過完善磨削加工工藝，控制好磨削進(jìn)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(jìn)一步的改進(jìn)，細(xì)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(cè)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(cè)-最終檢驗(yàn)。從工件加工工序的排布可以看出磁粉檢測(cè)工序是安排在可能產(chǎn)生缺陷的工序之后進(jìn)行，工序安排合理。

從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)5個(gè)方面對(duì)磁粉檢測(cè)全過程進(jìn)行檢查。

（1）人員方面：磁粉檢測(cè)7名檢驗(yàn)員，均持有在有效期內(nèi)中航認(rèn)證的磁粉檢測(cè)2級(jí)資格證書，人員磁粉檢測(cè)工齡最短6年，最長(zhǎng)23年，近5年個(gè)人能力評(píng)估均處于中上水平，有著豐富磁粉檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。

（2）設(shè)備方面：用E型試塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交流磁力探傷機(jī)進(jìn)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(jī)電流載荷試驗(yàn)、安培表讀數(shù)校驗(yàn)、時(shí)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(chǎng)復(fù)驗(yàn)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(yàn)證白光均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

（5）檢測(cè)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(yàn)，使用A1型15%高靈敏度試片驗(yàn)證，人工缺陷清晰顯示。

從以上5方面對(duì)磁粉檢測(cè)過程進(jìn)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(cè)過程受控可靠。

2 零件磨削裂紋產(chǎn)生的延時(shí)現(xiàn)象

針對(duì)于經(jīng)磁粉檢測(cè)合格的零件在裝機(jī)試車后經(jīng)常出現(xiàn)磨削裂紋的情況，推測(cè)為磨削延時(shí)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(duì)產(chǎn)品埋下極大的質(zhì)量隱患。通常認(rèn)知中延遲裂紋一般產(chǎn)生在焊接后，由于塑性儲(chǔ)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(duì)磨削裂紋的延時(shí)效應(yīng)，相關(guān)資料很少涉及。

在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取一批工件進(jìn)行磁粉檢測(cè)驗(yàn)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(dá)到60%～80%的情況。對(duì)經(jīng)磁粉檢測(cè)合格的零件裝配試車后，分解再次進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)，又多次發(fā)現(xiàn)線性裂紋顯示，顯示如圖2所示。

為了驗(yàn)證磨削裂紋的延時(shí)性，對(duì)該零件某一批次40件零件磨削后進(jìn)行磁粉檢測(cè)，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(shí)后，再次對(duì)該批次先期合格零件重新進(jìn)行磁粉檢測(cè)，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(duì)二次檢查合格的18件再次進(jìn)行磁粉檢測(cè)，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(shí)了離合器撥輪在磨削加工后可能有延時(shí)裂紋的產(chǎn)生。

3 磁粉檢測(cè)時(shí)機(jī)

結(jié)合磨削裂紋產(chǎn)生的原因和磨削裂紋的延時(shí)現(xiàn)象，我們認(rèn)為在磨削過程中運(yùn)用的工藝參數(shù)不當(dāng)（進(jìn)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(dāng)時(shí)并未形成裂紋，時(shí)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(shí)間逐漸釋放，在局部區(qū)域超過了材料的強(qiáng)度極限時(shí)即產(chǎn)生了裂紋。

為了有效檢測(cè)處零件在磨削加工后產(chǎn)生的延時(shí)裂紋，磁粉檢測(cè)工序必須安排在適當(dāng)?shù)臋z測(cè)時(shí)機(jī)，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(shí)后進(jìn)行磁粉檢測(cè)，并對(duì)該零件磁粉檢測(cè)情況及試車后再次磁粉檢測(cè)情況進(jìn)行跟蹤，跟蹤情況見表1。結(jié)合試車后分解檢測(cè)情況，對(duì)離合器撥輪在磨槽48小時(shí)后進(jìn)行磁粉檢測(cè)，可以有效的檢測(cè)出延時(shí)磨削裂紋，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)論

（1）必須對(duì)零件的磨削工藝進(jìn)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(duì)磨削過程進(jìn)行良好的冷卻;完善磨削加工工藝，控制好磨削進(jìn)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(cè)對(duì)離合器撥輪磨削裂紋的時(shí)效跟蹤，磨削裂紋產(chǎn)生具有延時(shí)性。

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

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