某型發(fā)動(dòng)機(jī)球形環(huán)熒光磁粉檢測(cè)研究

譚武菲 孫莎莎 黃偉棟

摘要：某型發(fā)動(dòng)機(jī)球形環(huán)工作在高溫環(huán)境下，表面銹蝕情況較為嚴(yán)重，需要整機(jī)換新或整機(jī)探傷。為提高裝備修理保障能力，自制了球形環(huán)等產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)大修件及自制件熒光磁粉探傷情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)探傷六因素進(jìn)行分析，以確定探傷環(huán)節(jié)可能造成漏探或過(guò)判的原因，制定有效的改進(jìn)措施，對(duì)保障球形環(huán)修理質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞：球形環(huán)；熒光磁粉；檢測(cè)；裂紋；自制件

Keywords：spherical ring；fluorescent magnetic particle；detection；crack；self-made parts

0 引言

某型發(fā)動(dòng)機(jī)球形環(huán)因工作于高溫環(huán)境中，表面銹蝕情況較為嚴(yán)重，需要整臺(tái)報(bào)廢或整臺(tái)探傷。為提高裝備修理能力，自制了球形環(huán)等產(chǎn)品，因自制件產(chǎn)品與大修產(chǎn)品送探時(shí)表面差異較大，為提高自制件球形環(huán)熒光磁粉探傷能力，保證產(chǎn)品修理質(zhì)量，確保產(chǎn)品不漏探或不過(guò)判，需準(zhǔn)確查找檢測(cè)環(huán)節(jié)可能存在的問(wèn)題，并制定可行的改進(jìn)和預(yù)防措施。

本文通過(guò)對(duì)球形環(huán)自制件的人員配置、工裝設(shè)備、物資器材、工藝文件、生產(chǎn)環(huán)境、測(cè)量設(shè)備等因素進(jìn)行分析，確定磁粉檢測(cè)環(huán)節(jié)可能造成漏探或過(guò)判的因素，以達(dá)到提高故障檢測(cè)準(zhǔn)確率的目的。

1 大修件及自制件球形環(huán)探傷故障統(tǒng)計(jì)分析

球形環(huán)探傷方法有熒光磁粉檢測(cè)、濕法、連續(xù)法。為掌握熒光磁粉檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性，分別對(duì)大修件及自制件球形環(huán)探傷故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可作為總體趨勢(shì)判定的參考。

1.1 大修件球形環(huán)探傷情況統(tǒng)計(jì)

球形環(huán)在大修時(shí)報(bào)廢率較高，故障率為17%～100%。

金相分析結(jié)果顯示，磁痕顯示為過(guò)載造成，表1列舉了2017—2020年部分發(fā)動(dòng)機(jī)球形環(huán)探傷情況。

抽取2020年報(bào)廢的4件球形環(huán)進(jìn)行金相分析，顯示結(jié)果均為裂紋。

1.2 自制件球形環(huán)探傷情況統(tǒng)計(jì)

自制件球形環(huán)一共送探2次（見(jiàn)圖1），分別為熱處理后探傷及精加工后再次探傷。因球形環(huán)材料為9Cr18，這種材料達(dá)到熱處理HRC55-60硬度易產(chǎn)生裂紋，故提前進(jìn)行一次磁粉探傷，以保證后續(xù)工序前的產(chǎn)品質(zhì)量。第二次送探在磨削精加工后，因磨削容易產(chǎn)生裂紋。兩次磁粉檢測(cè)送探可以更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率。

相比第一次熱處理后探傷，球形環(huán)精加工后的第二次送探報(bào)廢率較高，報(bào)廢率為40%～53%，如表2所示。

針對(duì)精加工球形環(huán)故障顯示，金相分析9個(gè)有貫穿性細(xì)淺痕的球形環(huán)（見(jiàn)表3），發(fā)現(xiàn)僅1件球形環(huán)存在萌生于小缺口的裂紋，后加倍取樣發(fā)現(xiàn)多個(gè)球形環(huán)內(nèi)表面有小缺口，但未發(fā)現(xiàn)缺口萌生裂紋的現(xiàn)象。

從金相結(jié)果可知，在黑光燈下磁痕顯示的材料不連續(xù)處并非全部為裂紋，部分顯示為劃痕，說(shuō)明熒光磁粉檢測(cè)存在過(guò)判的情況。

2 六因素技術(shù)分析

根據(jù)部分自制件球形環(huán)故障過(guò)判現(xiàn)象，繪制故障樹(shù)（見(jiàn)圖2）。對(duì)部分球形環(huán)過(guò)判原因從每個(gè)底事件進(jìn)行分析、排查。

2.1 人員配置排查

經(jīng)查，磁粉操作者均取得專業(yè)要求的磁粉檢測(cè)II級(jí)證，同時(shí)取得廠內(nèi)磁粉檢測(cè)資格授權(quán)，符合人員資質(zhì)要求。

返工序檢查時(shí)，按照磁粉檢測(cè)專業(yè)工藝規(guī)程，由技術(shù)員挑選6個(gè)樣品，觀察5位操作者磁粉檢測(cè)自制件球形環(huán)劃痕（10件）及大修件球形環(huán)裂紋（10件）整個(gè)工藝流程，工藝流程如圖3所示。

針對(duì)自制件球形環(huán)劃痕，其中1位操作者判斷為裂紋，沒(méi)有進(jìn)一步在放大鏡下進(jìn)行觀察即自行判廢。操作者對(duì)自制件球形環(huán)工藝流程不了解，對(duì)待研磨、平磨、外磨等工序冷加工產(chǎn)生的劃痕判斷不正確，這類冷加工產(chǎn)生的劃痕其磁粉表現(xiàn)為聚集較濃且清晰可見(jiàn)，產(chǎn)生部位及磁痕堆積形態(tài)與裂紋十分相似，操作者未對(duì)顯示進(jìn)行分析。

2.2 工裝設(shè)備排查

檢查磁粉探傷機(jī)系統(tǒng)綜合靈敏度以及退磁機(jī)磁場(chǎng)強(qiáng)度均達(dá)標(biāo)，檢查磁粉探傷機(jī)及退磁機(jī)設(shè)備維護(hù)規(guī)程及設(shè)備使用完好情況均符合要求，此因素可排除。

2.3 物資器材排查

工藝要求每班進(jìn)行磁懸液濃度及磁懸液污染度測(cè)定，磁懸液濃度應(yīng)為0.1～0.3mL/100mL，磁懸液污染物體積應(yīng)不超過(guò)磁粉體積的30%。檢查2019年11～12月的磁粉探傷質(zhì)量控制記錄中磁懸液濃度及污染度，均在要求范圍內(nèi)，符合工藝要求。經(jīng)調(diào)查，磁懸液各指標(biāo)均滿足規(guī)定要求，此因素可排除。

2.4 工藝文件排查

在返工序磁粉探傷檢查中，檢查工藝文件對(duì)磁粉檢測(cè)的操作過(guò)程有詳細(xì)說(shuō)明，過(guò)程須控制的相關(guān)參數(shù)明確、清晰，工藝具有可操作性。經(jīng)調(diào)查，工藝文件能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)要求，此因素可排除。

因球形環(huán)材料9Cr18高碳高鉻馬氏體不銹鋼具有高硬度性能，在檢查零備件制造車間精加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)球形環(huán)在經(jīng)過(guò)研磨、平磨、外磨、車工等工序后，部分球形環(huán)轉(zhuǎn)接角R處會(huì)出現(xiàn)帶有深度的劃痕，影響后期探傷質(zhì)量，對(duì)探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性有一定的干擾。

2.5 生產(chǎn)環(huán)境排查

對(duì)球形環(huán)磁粉探傷生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，暗室內(nèi)配有空調(diào)，生產(chǎn)環(huán)境滿足作業(yè)要求，溫度均高于15℃。檢查2019年12月10日、2019年12月11日的磁粉探傷質(zhì)量控制記錄，溫度分別為22℃、23℃。

經(jīng)調(diào)查，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)滿足環(huán)境要求，此因素可排除。

2.6 測(cè)量設(shè)備排查

操作中所用測(cè)量設(shè)備為磁強(qiáng)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)試塊、自動(dòng)量程照度計(jì)、紫外輻照計(jì)、特斯拉計(jì)和電流瞬時(shí)校正儀，這些設(shè)備均進(jìn)行了計(jì)量檢定并在有效期內(nèi)，符合要求。

經(jīng)調(diào)查，測(cè)量設(shè)備符合要求，此因素可排除。

3 分析結(jié)論

目前進(jìn)行熒光磁粉檢測(cè)的球形環(huán)分為大修件和自制件，因產(chǎn)品表面狀態(tài)差異較大，對(duì)磁痕顯示需做進(jìn)一步分析：大修件球形環(huán)工作環(huán)境溫度高，使用后可能產(chǎn)生裂紋，裂紋形態(tài)較明顯，檢測(cè)結(jié)果正確性高；自制件球形環(huán)經(jīng)精加工后，產(chǎn)品表面冷加工劃痕顯示與裂紋十分相似，影響探傷正確性，易導(dǎo)致過(guò)判。因此，該故障的發(fā)生原因有4個(gè)因素，一是自制件球形環(huán)部分表面存在劃傷與裂紋磁粉顯示形態(tài)相似，易造成過(guò)判；二是探傷產(chǎn)品技術(shù)員主動(dòng)作為不夠，服務(wù)一線意識(shí)不強(qiáng)，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作人員此類問(wèn)題；三是部分操作者技術(shù)技能低，理論知識(shí)水平不足，對(duì)工藝流程的理解不夠深入；四是部分操作者操作習(xí)慣不良，隨意將待判定產(chǎn)品放置于報(bào)廢箱。

4 采取措施

4.1 加強(qiáng)問(wèn)題反饋機(jī)制

自制件球形環(huán)在生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)存在劃傷現(xiàn)象，操作者在接收球形環(huán)進(jìn)行熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)此類批次性故障，應(yīng)及時(shí)告知技術(shù)人員，通知制造單位進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，有效管控以防止劃傷件流入探傷工序。

4.2 完善相關(guān)程序文件

完善本單位管理文件，要求“所有缺陷顯示、缺陷信號(hào)應(yīng)按工藝規(guī)程要求進(jìn)行評(píng)定，對(duì)有疑問(wèn)的缺陷顯示和缺陷信號(hào)應(yīng)復(fù)檢。無(wú)法判斷時(shí)，由無(wú)損檢測(cè)技術(shù)人員處理，并簽字確認(rèn)”。鼓勵(lì)全體技術(shù)人員更好服務(wù)于生產(chǎn)一線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題。

4.3 編制《典型故障件圖片冊(cè)》

磁粉檢測(cè)磁痕顯示種類多，部分顯示難以判斷，針對(duì)這類問(wèn)題，收集各類探傷專業(yè)故障件顯示圖片，積累成冊(cè)，用作學(xué)習(xí)材料，積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

4.4 改善操作習(xí)慣

操作者如發(fā)現(xiàn)有疑問(wèn)的顯示和缺陷信號(hào)時(shí)，應(yīng)將涉及同類顯示的產(chǎn)品置于密封袋并標(biāo)記批次號(hào)、產(chǎn)品數(shù)量，待技術(shù)員準(zhǔn)確判斷后再?zèng)Q定是否報(bào)廢，不得未等問(wèn)題處理完就將產(chǎn)品隨意擱置于廢品箱中，造成過(guò)判產(chǎn)品被丟棄浪費(fèi)，影響后續(xù)生產(chǎn)效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

1）自制件球形環(huán)在經(jīng)過(guò)精加工后，磁痕顯示較明顯，需進(jìn)行進(jìn)一步判斷；

2）大修件球形環(huán)經(jīng)過(guò)高溫工作且工作時(shí)間長(zhǎng)，磁痕顯示以裂紋為主；

3）對(duì)故障率較高的自制件球形環(huán)應(yīng)重點(diǎn)檢查，無(wú)法判斷時(shí)應(yīng)立即上報(bào)主管技術(shù)人員；

4）對(duì)于待判斷產(chǎn)品應(yīng)標(biāo)記批次號(hào)及數(shù)量，合理放置，待技術(shù)人員準(zhǔn)確判定后再進(jìn)行后續(xù)工作。

參考文獻(xiàn)

[1] GJB 2028A-2007 磁粉檢測(cè)[S]. 2007.

[2]美國(guó)無(wú)損檢測(cè)手冊(cè)[M]. 上海：上海世界圖書(shū)出版公司，1994.

作者簡(jiǎn)介

譚武菲，工程師，主要從事飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障查處及分析工作。

孫莎莎，工程師，主要從事飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障查處及分析工作。

黃偉棟，工程師，主要從事飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障查處及質(zhì)量管理工作。