滲透檢測檢查磨削裂紋可靠性試驗

王金亮 宋和福 王翠花

摘要：航空制件進行無損檢測工作，是保證其可靠性、安全性的一項重要手段。在對一活塞桿進行磁粉檢測發現的磨削裂紋進行滲透檢測方法驗證時，未能全部顯示出來，表明滲透檢測檢查磨削裂紋存在一定的不可靠性。

關鍵詞：磨削裂紋;磁粉檢測;滲透檢測;驗證;不可靠性

中圖分類號：TJ765.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0119-02

0? 引言

無損檢測工作中，通常可以使用其它方法來驗證某一檢測方法發現的缺陷。對應于交流電磁粉檢測發現的裂紋類缺陷，實際工作中通常采用滲透檢測方法進行驗證，以幫助評定。

1? 問題的提出

在對材料為：30CrMnSiNi2A、熱處理狀態為δb=1670±100MPa的某型飛機活塞桿進行磁粉連續法檢測時，發現活塞桿有大量或平行或網狀、淺而細的磁痕顯示。該產品為飛機起落架的重要構件，在飛機起降過程中，承受拉應力、壓應力及剪切應力，載荷比較復雜。一旦失效，將導致飛機整個著陸系統失效，飛機無法正常起降。

產品在進行磁粉檢測時：①磁化電流的選擇：因交流電濕法檢測零件表面微小裂紋的能力強，適用于機加后及使用后零件的檢測，因此選擇了交流電;②磁化方向的選擇：該產品在使用過程中，承受載荷比較復雜，可能在任何方向產生裂紋，穩妥起見，在不能預估缺陷方向的情況下，分別對產品進行了周向磁化和縱向磁化;③磁懸液的施加：為保證產品質量，采用了靈敏度較高的連續法濕法進行施加;④磁粉的選擇：選擇了對比度更好，粒度更細的熒光磁粉，以提高靈敏度。

在熒光燈下進行觀察，無論是周向磁化，還是縱向磁化，均出現了類似磨削裂紋的顯示。為了驗證復現性，拭掉磁痕，多次重新施加磁懸液觀察，均出現相同顯示。

慎重起見，相同條件下，適當降低了磁化電流，再次進行一遍檢測，結果依舊如故。事實已經證明，該產品存在缺陷。

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

磨削裂紋經常在經過磨削加工的熱處理零件表面硬化零件、鍍鉻零件中發現[1]。磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同，磨削裂紋只發生在磨削面上，深度較淺，一般成簇出現。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，且規則排列的條狀裂紋，這是第一種裂紋。較嚴重的裂紋顯龜甲狀（封閉網絡狀），有研究資料表明其深度大致為0.03-0.15mm，裂紋明顯易見。這是第二種裂紋。無論何種形式，因其深寬比較大，形成的漏磁場也比較大，因而更易于檢出。其磁粉檢測顯示特征：呈網狀或輻射狀和相互平行的斷續線條，顯示強烈，磁粉聚集集中，輪廓較清晰，重現性好。

2? 試驗驗證

磁粉檢測法是基于零件缺陷區域激發的漏磁場和磁粉的相互作用，根據鐵磁性零件缺陷會導致缺陷附近區域磁導率發生畸變，零件被磁化飽和后，缺陷附近區域磁導率差異引發該處磁場發生畸變，部分磁通繞道缺陷泄漏到表面空氣中，磁粉在磁場泄漏區域發生堆積，這就是所謂的磁痕，其在特殊光照條件下易于識別。磁粉檢測法的檢測靈敏度較高，缺陷在熒光下更加便于辨別，為了準確的對該零件顯示進行準確定性，進行了下述的驗證試驗：

2.1 扒掉零件表面的鍍鉻層采用剩磁法進行二次檢測

根據GJB2028A《磁粉檢測》規定：可用剩磁法重新檢測和評定連續法發現的顯示。剩磁法的工藝見表1。結果磁痕顯示依然存在，見圖1[2]。其中方框部位的磁痕顯示較其他部位明顯濃密，形成明顯可見的環狀磁痕區域。

根據驗證結果及磁痕的顯示來看，其特征同磨削裂紋形成的磁痕特征完全相同。

2.2 對活塞桿采用自乳化水洗型（I類）熒光滲透檢測檢查

2.2.1 熒光滲透檢測原理

將被檢測的零件表面處理干凈后，使滲透液與受檢件表面接觸，由于毛細作用，滲透液將滲透到表面開口的細小缺陷中去，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 熒光滲透檢檢驗程序

預處理：根據零件的材料、加工方法和表面附著物的種類等因素，選用溶劑清洗：適用于去除油污、油脂、蠟等污物的預處理方法。

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，在滲透時間內一直保持濕潤狀態。

去除處理：滲透處理結束后，根據滲透劑的類型，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式干燥箱將零件烘干。干燥箱溫度未超過70℃。零件入箱前，吸附和吹風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，在暗室中進行檢查和判定。

相關的工藝操作流程是：超聲波預清洗—滲透—水洗—干燥—顯像—檢驗—后處理。由于磨削裂紋通常比較淺，滲透工藝不當便達不到滿意的檢測效果，因此適當的增加了滲透的時間。所謂滲透時間是指從施加滲透劑到開始去除或施加乳化劑之間的時間。在此期間內、滲透劑應保持濕潤狀態。一般說來，滲透時間在5min左右即能保證滲透劑滲入絕大部分缺陷中去（除一些特別細小的缺陷，如應力腐蝕裂紋、疲勞裂紋等）。事實上，若滲透時間稍長一些，在不干燥的前提下，會使滲透劑中的揮發性物多揮發一些，從而使染料濃度相對提高，粘度相對增大。這樣，在顯像時可使缺陷的對比度得到提高，同時也使缺陷顯示輪廓清晰。

2.2.3 質量保證措施

滲透檢驗系統的設備、材料、檢驗場所、設備和儀表、材料等均按標準要求控制，系統靈敏度試驗符合要求。

具體滲透檢測工藝見表2。

2.2.4 檢測結果

通過檢測發現，活塞桿有部分磨削裂紋被清晰的顯示出來，見圖2中方框區。方框區以外部位的磨削裂紋卻沒有顯示出來。

嚴謹起見，對活塞桿采用了3級靈敏度的ZY31滲透劑進行了再次檢測。同時，延長超聲波溶劑清洗時間至30min、滲透時間至30min，磨削裂紋仍然未能全部顯示，只顯示了方框區部分。

評定過程中，對方框區均使用了擦拭后再次顯像的方法，發現：①部分顯示重新出現，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將檢測后的活塞桿送往計量理化部門進行高倍檢查

檢查結果斷定為磨削裂紋，見圖3。

3? 結束語

通過上述試驗表明，磁粉檢測發現的磨削裂紋，不能簡單的用熒光滲透方法進行驗證。①對尺寸相當的表面開口缺陷檢測用磁粉檢測一般要比用滲透檢測靈敏度高; ②磁粉檢測不僅能檢出表面開口缺掐，能有效地檢出表面不開口缺陷和近表面缺陷，而滲透檢測不能檢出上述兩類缺陷。大量的工程實踐證明尚未開口的近表面缺陷與表面開口缺陷對工件的危害是相同或相近的。當然鐵磁性材料制成的制件可使用磁粉檢測方法檢測表面和近表面缺陷，而對于非鐵磁性材料，如鋁銅、鈦、奧氏體不銹鋼等，則只能依靠滲透檢測方法。所以在使用滲透檢測方法進行表面檢測時就不可避免的會漏檢近表面不開口缺陷，給制件的安全使用留下隱患;③鐵磁性材料磁粉檢測發現的磨削裂紋，進行滲透檢測驗證時存在不可靠性;④滲透檢測磨削裂紋時，不應采用擦拭法驗證。因磨削裂紋深度過淺，擦拭后再顯像，有可能導致無法吸附滲透劑形成顯示，容易漏檢，造成質量隱患。

參考文獻：

[1]馬艷華，周月紅，李宏遠.鋁合金試件裂紋深度滲透檢測試驗研究[J].無損檢測，2002（12）.

[2]閻澄，陳劍虹，孫軍.裂紋深度對裂尖應力分布及韌性的影響[J].蘭州理工大學學報，1993（04）.

[3]唐偉，史耀武.裂紋深度和強度組配對焊接接頭斷裂性能的影響[J].焊接學報，1995（01）.