滲透檢測(cè)檢查磨削裂紋可靠性試驗(yàn)

王金亮 宋和福 王翠花

摘要：航空制件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)工作，是保證其可靠性、安全性的一項(xiàng)重要手段。在對(duì)一活塞桿進(jìn)行磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的磨削裂紋進(jìn)行滲透檢測(cè)方法驗(yàn)證時(shí)，未能全部顯示出來(lái)，表明滲透檢測(cè)檢查磨削裂紋存在一定的不可靠性。

關(guān)鍵詞：磨削裂紋;磁粉檢測(cè);滲透檢測(cè);驗(yàn)證;不可靠性

中圖分類(lèi)號(hào)：TJ765.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0119-02

0? 引言

無(wú)損檢測(cè)工作中，通常可以使用其它方法來(lái)驗(yàn)證某一檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn)的缺陷。對(duì)應(yīng)于交流電磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的裂紋類(lèi)缺陷，實(shí)際工作中通常采用滲透檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，以幫助評(píng)定。

1? 問(wèn)題的提出

在對(duì)材料為：30CrMnSiNi2A、熱處理狀態(tài)為δb=1670±100MPa的某型飛機(jī)活塞桿進(jìn)行磁粉連續(xù)法檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)活塞桿有大量或平行或網(wǎng)狀、淺而細(xì)的磁痕顯示。該產(chǎn)品為飛機(jī)起落架的重要構(gòu)件，在飛機(jī)起降過(guò)程中，承受拉應(yīng)力、壓應(yīng)力及剪切應(yīng)力，載荷比較復(fù)雜。一旦失效，將導(dǎo)致飛機(jī)整個(gè)著陸系統(tǒng)失效，飛機(jī)無(wú)法正常起降。

產(chǎn)品在進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)：①磁化電流的選擇：因交流電濕法檢測(cè)零件表面微小裂紋的能力強(qiáng)，適用于機(jī)加后及使用后零件的檢測(cè)，因此選擇了交流電;②磁化方向的選擇：該產(chǎn)品在使用過(guò)程中，承受載荷比較復(fù)雜，可能在任何方向產(chǎn)生裂紋，穩(wěn)妥起見(jiàn)，在不能預(yù)估缺陷方向的情況下，分別對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了周向磁化和縱向磁化;③磁懸液的施加：為保證產(chǎn)品質(zhì)量，采用了靈敏度較高的連續(xù)法濕法進(jìn)行施加;④磁粉的選擇：選擇了對(duì)比度更好，粒度更細(xì)的熒光磁粉，以提高靈敏度。

在熒光燈下進(jìn)行觀(guān)察，無(wú)論是周向磁化，還是縱向磁化，均出現(xiàn)了類(lèi)似磨削裂紋的顯示。為了驗(yàn)證復(fù)現(xiàn)性，拭掉磁痕，多次重新施加磁懸液觀(guān)察，均出現(xiàn)相同顯示。

慎重起見(jiàn)，相同條件下，適當(dāng)降低了磁化電流，再次進(jìn)行一遍檢測(cè)，結(jié)果依舊如故。事實(shí)已經(jīng)證明，該產(chǎn)品存在缺陷。

依據(jù)GJB2908《磁粉顯示圖譜》及《磁粉檢測(cè)中常見(jiàn)缺陷的分析及磁痕圖譜》，初步斷定該顯示為磨削裂紋。

磨削裂紋經(jīng)常在經(jīng)過(guò)磨削加工的熱處理零件表面硬化零件、鍍鉻零件中發(fā)現(xiàn)[1]。磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同，磨削裂紋只發(fā)生在磨削面上，深度較淺，一般成簇出現(xiàn)。較輕的磨削裂紋是垂直于或接近垂直于磨削方向的平行線(xiàn)，且規(guī)則排列的條狀裂紋，這是第一種裂紋。較嚴(yán)重的裂紋顯龜甲狀（封閉網(wǎng)絡(luò)狀），有研究資料表明其深度大致為0.03-0.15mm，裂紋明顯易見(jiàn)。這是第二種裂紋。無(wú)論何種形式，因其深寬比較大，形成的漏磁場(chǎng)也比較大，因而更易于檢出。其磁粉檢測(cè)顯示特征：呈網(wǎng)狀或輻射狀和相互平行的斷續(xù)線(xiàn)條，顯示強(qiáng)烈，磁粉聚集集中，輪廓較清晰，重現(xiàn)性好。

2? 試驗(yàn)驗(yàn)證

磁粉檢測(cè)法是基于零件缺陷區(qū)域激發(fā)的漏磁場(chǎng)和磁粉的相互作用，根據(jù)鐵磁性零件缺陷會(huì)導(dǎo)致缺陷附近區(qū)域磁導(dǎo)率發(fā)生畸變，零件被磁化飽和后，缺陷附近區(qū)域磁導(dǎo)率差異引發(fā)該處磁場(chǎng)發(fā)生畸變，部分磁通繞道缺陷泄漏到表面空氣中，磁粉在磁場(chǎng)泄漏區(qū)域發(fā)生堆積，這就是所謂的磁痕，其在特殊光照條件下易于識(shí)別。磁粉檢測(cè)法的檢測(cè)靈敏度較高，缺陷在熒光下更加便于辨別，為了準(zhǔn)確的對(duì)該零件顯示進(jìn)行準(zhǔn)確定性，進(jìn)行了下述的驗(yàn)證試驗(yàn)：

2.1 扒掉零件表面的鍍鉻層采用剩磁法進(jìn)行二次檢測(cè)

根據(jù)GJB2028A《磁粉檢測(cè)》規(guī)定：可用剩磁法重新檢測(cè)和評(píng)定連續(xù)法發(fā)現(xiàn)的顯示。剩磁法的工藝見(jiàn)表1。結(jié)果磁痕顯示依然存在，見(jiàn)圖1[2]。其中方框部位的磁痕顯示較其他部位明顯濃密，形成明顯可見(jiàn)的環(huán)狀磁痕區(qū)域。

根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果及磁痕的顯示來(lái)看，其特征同磨削裂紋形成的磁痕特征完全相同。

2.2 對(duì)活塞桿采用自乳化水洗型（I類(lèi)）熒光滲透檢測(cè)檢查

2.2.1 熒光滲透檢測(cè)原理

將被檢測(cè)的零件表面處理干凈后，使?jié)B透液與受檢件表面接觸，由于毛細(xì)作用，滲透液將滲透到表面開(kāi)口的細(xì)小缺陷中去，然后去除零件表面殘存的滲透液，再用顯像劑吸出已滲透到缺陷中去的滲透液，從而在零件表面顯示出損傷或缺陷的圖像[3]。

2.2.2 熒光滲透檢檢驗(yàn)程序

預(yù)處理：根據(jù)零件的材料、加工方法和表面附著物的種類(lèi)等因素，選用溶劑清洗：適用于去除油污、油脂、蠟等污物的預(yù)處理方法。

滲透處理：選用浸涂的方法施加滲透劑。保證了零件受檢表面被滲透劑完全覆蓋，在滲透時(shí)間內(nèi)一直保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

去除處理：滲透處理結(jié)束后，根據(jù)滲透劑的類(lèi)型，采用了手工噴水洗去除法（A法）去除多余的滲透劑。

干燥處理：采用控溫的熱空氣循環(huán)式干燥箱將零件烘干。干燥箱溫度未超過(guò)70℃。零件入箱前，吸附和吹風(fēng)的方法去除了表面的積水。

顯像處理：采用干粉顯像。在噴粉箱噴粉，將干粉顯像劑施加到干燥的零件表面上。顯像粉薄而均勻。

最后，在暗室中進(jìn)行檢查和判定。

相關(guān)的工藝操作流程是：超聲波預(yù)清洗—滲透—水洗—干燥—顯像—檢驗(yàn)—后處理。由于磨削裂紋通常比較淺，滲透工藝不當(dāng)便達(dá)不到滿(mǎn)意的檢測(cè)效果，因此適當(dāng)?shù)脑黾恿藵B透的時(shí)間。所謂滲透時(shí)間是指從施加滲透劑到開(kāi)始去除或施加乳化劑之間的時(shí)間。在此期間內(nèi)、滲透劑應(yīng)保持濕潤(rùn)狀態(tài)。一般說(shuō)來(lái)，滲透時(shí)間在5min左右即能保證滲透劑滲入絕大部分缺陷中去（除一些特別細(xì)小的缺陷，如應(yīng)力腐蝕裂紋、疲勞裂紋等）。事實(shí)上，若滲透時(shí)間稍長(zhǎng)一些，在不干燥的前提下，會(huì)使?jié)B透劑中的揮發(fā)性物多揮發(fā)一些，從而使染料濃度相對(duì)提高，粘度相對(duì)增大。這樣，在顯像時(shí)可使缺陷的對(duì)比度得到提高，同時(shí)也使缺陷顯示輪廓清晰。

2.2.3 質(zhì)量保證措施

滲透檢驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)備、材料、檢驗(yàn)場(chǎng)所、設(shè)備和儀表、材料等均按標(biāo)準(zhǔn)要求控制，系統(tǒng)靈敏度試驗(yàn)符合要求。

具體滲透檢測(cè)工藝見(jiàn)表2。

2.2.4 檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，活塞桿有部分磨削裂紋被清晰的顯示出來(lái)，見(jiàn)圖2中方框區(qū)。方框區(qū)以外部位的磨削裂紋卻沒(méi)有顯示出來(lái)。

嚴(yán)謹(jǐn)起見(jiàn)，對(duì)活塞桿采用了3級(jí)靈敏度的ZY31滲透劑進(jìn)行了再次檢測(cè)。同時(shí)，延長(zhǎng)超聲波溶劑清洗時(shí)間至30min、滲透時(shí)間至30min，磨削裂紋仍然未能全部顯示，只顯示了方框區(qū)部分。

評(píng)定過(guò)程中，對(duì)方框區(qū)均使用了擦拭后再次顯像的方法，發(fā)現(xiàn)：①部分顯示重新出現(xiàn)，但是熒光亮度有所減弱;②部分之前的顯示部位，不再有顯示;③將檢測(cè)后的活塞桿送往計(jì)量理化部門(mén)進(jìn)行高倍檢查

檢查結(jié)果斷定為磨削裂紋，見(jiàn)圖3。

3? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述試驗(yàn)表明，磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的磨削裂紋，不能簡(jiǎn)單的用熒光滲透方法進(jìn)行驗(yàn)證。①對(duì)尺寸相當(dāng)?shù)谋砻骈_(kāi)口缺陷檢測(cè)用磁粉檢測(cè)一般要比用滲透檢測(cè)靈敏度高; ②磁粉檢測(cè)不僅能檢出表面開(kāi)口缺掐，能有效地檢出表面不開(kāi)口缺陷和近表面缺陷，而滲透檢測(cè)不能檢出上述兩類(lèi)缺陷。大量的工程實(shí)踐證明尚未開(kāi)口的近表面缺陷與表面開(kāi)口缺陷對(duì)工件的危害是相同或相近的。當(dāng)然鐵磁性材料制成的制件可使用磁粉檢測(cè)方法檢測(cè)表面和近表面缺陷，而對(duì)于非鐵磁性材料，如鋁銅、鈦、奧氏體不銹鋼等，則只能依靠滲透檢測(cè)方法。所以在使用滲透檢測(cè)方法進(jìn)行表面檢測(cè)時(shí)就不可避免的會(huì)漏檢近表面不開(kāi)口缺陷，給制件的安全使用留下隱患;③鐵磁性材料磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的磨削裂紋，進(jìn)行滲透檢測(cè)驗(yàn)證時(shí)存在不可靠性;④滲透檢測(cè)磨削裂紋時(shí)，不應(yīng)采用擦拭法驗(yàn)證。因磨削裂紋深度過(guò)淺，擦拭后再顯像，有可能導(dǎo)致無(wú)法吸附滲透劑形成顯示，容易漏檢，造成質(zhì)量隱患。

參考文獻(xiàn)：

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