乳化劑濃度和乳化時(shí)間對(duì)細(xì)微裂紋顯示的影響

何 晶

（中航工業(yè)飛機(jī)起落架有限責(zé)任公司 燎原分公司 理化檢測(cè)中心，陜西 城固 723200）

隨著各種型號(hào)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和不斷擴(kuò)大，一些新技術(shù)、新方法在生產(chǎn)中的運(yùn)用，超音速火焰噴涂（HVOF）技術(shù)及鍍鉻磨削零件已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。超音速火焰噴涂（HVOF）工藝有效地使用動(dòng)能和控制的熱輸出，生產(chǎn)的涂層致密性好、間隙率小、粘結(jié)性強(qiáng)，有些能超過(guò)83MPa（12000PSI），氧化物含量少，有如噴涂磨光精細(xì)。涂層殘留內(nèi)部應(yīng)力小，因此噴涂的厚度是用一般的熱噴涂獲得的涂層的厚度所達(dá)不到的。超音速火焰噴涂的涂層、鍍鉻層由于其工藝特點(diǎn)，經(jīng)磨削后所產(chǎn)生的裂紋非常細(xì)小，需要采用后乳化熒光滲透檢測(cè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。后乳化熒光滲透檢測(cè)方法具有較高的檢測(cè)靈敏度，可發(fā)現(xiàn)更細(xì)微的缺陷，能檢測(cè)淺而寬的缺陷，所以廣泛應(yīng)用于檢測(cè)疲勞裂紋、磨削裂紋、微細(xì)裂紋等表面光潔度高的零件。后乳化型滲透檢測(cè)與水洗型滲透檢測(cè)相比工藝相對(duì)復(fù)雜，主要增加了乳化工序。乳化工序是后乳化型滲透檢測(cè)的關(guān)鍵步驟，應(yīng)根據(jù)具體情況，通過(guò)試驗(yàn)確定乳化劑的濃度和乳化時(shí)間，并嚴(yán)格控制。筆者著重探討了乳化劑的濃度和乳化時(shí)間這兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)探傷中常變因素的影響。

1 試驗(yàn)原理

液體滲透檢測(cè)的原理是零件表面被施加滲透液后，在毛細(xì)作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，滲透液可以滲進(jìn)表面開(kāi)口缺陷中。清除附著于零件表面上多余的滲透劑，經(jīng)干燥后再施加顯像劑，缺陷中的滲透劑在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下重新被吸附在零件表面上，形成放大了的缺陷顯示。在黑光下觀察，缺陷處的滲透劑痕跡被顯示，從而探測(cè)出缺陷的形貌及分布狀態(tài)［1］。

2 試驗(yàn)依據(jù)

滲透檢測(cè)主要分為四個(gè)基本步驟：滲透、去除、干燥和檢驗(yàn)。后乳化型滲透檢測(cè)的去除劑是乳化劑，GJB 2367—1995《滲透檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中，要求乳化劑的濃度應(yīng)按生產(chǎn)廠家推薦的濃度配制，生產(chǎn)廠家推薦的濃度配制應(yīng)不大于20%；NDT3滲透檢查中要求鍍鉻磨削零件的乳化時(shí)間為5～20s。在實(shí)際滲透檢查中，不同的乳化劑濃度和乳化時(shí)間對(duì)零件的顯像有一定的影響。所以乳化劑的濃度和乳化時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響到缺陷的檢出能力。

3 試驗(yàn)

3.1 主要材料及其作用

（1）后乳化型滲透劑采用ZL－2C，用于浸漬零件表面，滲透時(shí)間為30～60min。

（2）乳化劑采用ZR－10B，乳化后，滲透液液滴被水包圍，可與水一起沖走達(dá)到清洗目的。

（3）非水濕顯像劑ZP－9F對(duì)滲透劑有強(qiáng)烈的吸附作用，噴涂后可吸出殘留在缺陷中的滲透劑。

（4）折射儀，用于測(cè)量乳化劑濃度。（5）無(wú)水乙醇、脫脂棉等。

3.2 試樣的制備

使用三個(gè)含有鍍鉻表面磨削裂紋的鍍鉻自然缺陷樣件、火焰噴圖試件、靈敏度試片和不同濃度的乳化劑。

3.3 試驗(yàn)步驟

后乳化型滲透檢驗(yàn)操作程序見(jiàn)圖1。

（1）預(yù)處理：將試樣表面清洗干凈，被檢驗(yàn)的全部表面應(yīng)是清潔、干燥的無(wú)土、油、油脂、涂料和其它涂層。

就中小城市商業(yè)銀行而言，應(yīng)該真正履行其為小微企業(yè)提供融資服務(wù)的社會(huì)職能，而不能像目前一樣一味追求大型企業(yè)客戶(hù)，盲目擴(kuò)張規(guī)模，這需要地方政府和城商行的共同努力。

（2）滲透：將滲透劑以浸漬方式施加在零件上，零件應(yīng)完全浸泡在滲透劑中且相互之間不能重疊。零件在滲透劑中至少浸漬10min時(shí)間（對(duì)于鍍鉻磨削件滲透劑浸漬時(shí)間至少為15min），并豎著放置至少瀝干15min。

圖1 后乳化型滲透檢驗(yàn)操作程序

（3）預(yù)水洗：用水噴槍在黑光燈下對(duì)零件進(jìn)行預(yù)水洗，使零件表面未見(jiàn)明顯的滲透劑。

（4）親水型乳化劑的施加：以浸漬方式施加乳化劑，可輕輕晃動(dòng)零件。將試樣分別放在不同濃度的乳化劑中，以5，20，30s的時(shí)間進(jìn)行乳化。

（5）零件應(yīng)徹底干燥，干燥時(shí)間應(yīng)為使零件充分干燥所需的最短時(shí)間。

（6）非水基顯像劑的顯像時(shí)間最短10min，最長(zhǎng)1h。對(duì)于鍍鉻磨削件顯像時(shí)間5～20min。

（7）對(duì)顯示的解釋和評(píng)估，在檢驗(yàn)表面要求能夠提供從黑光燈濾光片的前面到傳感器相距15英寸（38cm）處，最低可接受的黑光強(qiáng)度為1200μw／cm2。

（8）應(yīng)對(duì)所有熒光點(diǎn)部位進(jìn)行解釋。每次探傷完畢，都拍攝照片存檔。

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。所得典型結(jié)果見(jiàn)圖2～8。

試驗(yàn)表明，乳化劑濃度和乳化時(shí)間對(duì)滲透探傷的影響十分顯著。從試驗(yàn)結(jié)果可看出，在乳化劑濃度為15%時(shí)，顯示最清楚；在乳化劑濃度為10%和20%時(shí)，缺陷有顯示。因此選取乳化劑濃度為14%，15%和16%時(shí)的缺陷顯示與乳化劑濃度為15%時(shí)的缺陷顯示相對(duì)比，以確定最合適的乳化劑濃度。從圖中可以看出，在乳化劑濃度為15%時(shí)，乳化時(shí)間選取5～15s的缺陷顯示比20min時(shí)的缺陷顯示更為清晰。此結(jié)論在對(duì)比試驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證。

4.2 討論

（1）乳化劑濃度對(duì)滲透探傷的影響 當(dāng)乳化劑與水混合時(shí)，其混合物的粘度隨含水量而變化。當(dāng)乳化劑與水的混合含量在某一范圍時(shí)，混合物的粘度有極大值，此范圍稱(chēng)為凝膠區(qū)。在滲透檢測(cè)中，用水清洗工件表面多余滲透液時(shí)，需接觸大量的水，乳化劑的含水量超過(guò)凝膠區(qū)，粘度變小而易被水洗掉。而在缺陷處，由于縫隙開(kāi)口小，所接觸的水量少，乳化劑中的含水量在凝膠區(qū)范圍內(nèi)，形成凝膠，粘度很大，如同塞子封住缺陷開(kāi)口處，使缺陷內(nèi)的滲透液不易被水沖洗掉，能較好地保留在缺陷中，從而提高檢測(cè)的靈敏度。乳化劑的濃度應(yīng)符合材料生產(chǎn)廠家的推薦值，采用浸漬法時(shí)，乳化劑的濃度一般不超過(guò)20%。

表1 乳化劑濃度與乳化時(shí)間對(duì)鍍鉻磨削零件和火焰噴涂零件探傷效果的影響

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果可以看出，乳化劑的濃度對(duì)乳化效果好壞有很大影響。乳化劑的濃度太低時(shí)，乳化劑的乳化能力弱，乳化速度慢，因而乳化時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)乳化劑濃度為5%時(shí)，零件清洗不干凈，熒光背景差，缺陷分辨不出。只有乳化時(shí)間在20s以上時(shí)，才能勉強(qiáng)分辨出缺陷。

乳化劑的濃度越高，乳化能力越強(qiáng)，乳化速度快，但乳化時(shí)間難以控制。當(dāng)乳化劑濃度達(dá)到20%時(shí)，零件產(chǎn)生過(guò)洗，缺陷顯示不出。只有乳化時(shí)間在5s時(shí)，才能略微顯示出缺陷，但時(shí)間太短，不好控制。

（2）乳化時(shí)間對(duì)滲透探傷的影響 乳化效果的好壞還與時(shí)間密切相關(guān)。乳化時(shí)間太短，會(huì)因乳化不足而清洗不干凈。當(dāng)乳化時(shí)間為5s時(shí)，乳化不足，熒光背景差，影響缺陷的分辨。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易引起過(guò)乳化，使靈敏度降低。當(dāng)乳化時(shí)間為20s以上時(shí)，乳化過(guò)度，缺陷顯示不出。

綜上所述，在進(jìn)行后乳化熒光滲透檢驗(yàn)的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制乳化劑濃度和乳化時(shí)間。經(jīng)筆者多次試驗(yàn)，選取乳化劑濃度為15%，時(shí)間為10～15s，能達(dá)到最佳的配比，使缺陷的顯示最清晰，檢測(cè)靈敏度達(dá)到最大。

［1］孫殿壽.滲透檢測(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.