作為檢查機(jī)械零件內(nèi)部及表面缺陷的一種常用手段,其原理簡(jiǎn)單,操作容易,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件缺陷的檢查中。而對(duì)磁粉探傷中發(fā)現(xiàn)的缺陷如何正確分析和判斷比較困難。本文就此問題理論結(jié)合實(shí)際加以總結(jié)與討論。
1　正確判斷裂紋缺陷的重要性
產(chǎn)品的技術(shù)條件中都規(guī)定有驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),如我廠使用的設(shè)備、設(shè)備零件不允許有裂紋,即磁粉探傷的零件有裂紋而又不能消除時(shí)應(yīng)報(bào)廢。因此,正確判斷零件是否有裂紋是執(zhí)行技術(shù)條件的基礎(chǔ)工作之一。如果判斷標(biāo)準(zhǔn)過寬或漏檢缺陷,會(huì)造成重大事故;反過來,把不應(yīng)報(bào)廢的零件報(bào)廢,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。兩者均要避免,
做到恰如其分。這樣必須掌握好磁粉探傷原則,并在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn),使認(rèn)識(shí)臻于完善。
2　裂紋缺陷判斷的依據(jù)
(1)磁粉圖是分析裂紋缺陷的第一手資料,其特征是:磁粉圖的形狀和分布情況大體上是裂紋的形狀和分布情況的描寫;磁粉圖受裂紋寬度、深度、形狀及裂紋導(dǎo)磁系數(shù)的影響。
(2)必須了解零件在磁粉探傷前的工藝過程,因裂紋是有來源、有規(guī)律可循的。
(3)一般磁力探傷中所發(fā)現(xiàn)的裂紋形狀和分布特征都取決于工藝過程中零件所受的最大正應(yīng)力和零件內(nèi)部情況,所以裂紋的形成、形狀、大小和分布情況都是這兩個(gè)因素迭加的結(jié)果磁力探傷本身不能制造裂紋缺陷。
3　常見裂紋缺陷的特征及其規(guī)律性
3．1　白點(diǎn)
白點(diǎn)是在熱軋和鍛壓合金鋼中出現(xiàn)的一種缺陷。白點(diǎn)是在鋼熱壓力加工后的冷卻過程中形成的,屬于鋼的內(nèi)部開裂的一種。白點(diǎn)大多分布在大型軋材或鍛件的近中心或離表面一定距離處,在鋼件的縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn),直徑一般約5mm～10mm;白點(diǎn)往往成群出現(xiàn),磁粉探傷發(fā)現(xiàn)的白點(diǎn)是其橫斷面,即細(xì)小的裂紋,裂紋邊緣呈鋸齒狀;白點(diǎn)分
布大多和鋼種的纖維方向平行,有時(shí)呈輻射狀,鍛件愈大愈容易產(chǎn)生白點(diǎn)。白點(diǎn)對(duì)鋼材的機(jī)械性能影響極大,屬于不允許缺陷。白點(diǎn)的磁粉圖形呈幼蟲狀或斷線狀,開裂中部粗大,兩端尖細(xì)。白點(diǎn)的特點(diǎn)是形成了零件材料基體開裂,因而積聚磁粉濃厚而緊密。防止白點(diǎn)出現(xiàn)的措施是減少鋼中的氫氣,即煉鋼時(shí)將鋼中的氫氣含量減少至最少限度,可通過選擇干燥、純凈的爐料實(shí)現(xiàn)。有條件的可采用真空熔煉和真空處理鋼水,或利用去氫退火減少鋼錠中的氫含量。
3．2　淬火裂紋
鋼中的冶金缺陷、壓力加工中形成的裂紋或白點(diǎn)、晶粒粗大、精加工留下的尖角及刀痕以及熱處理加熱溫度過高和冷卻不當(dāng)均會(huì)引起淬火裂紋。淬火裂紋特點(diǎn)是粗大、呈投射狀開裂,一般中部肥大,兩頭尖細(xì)而彎曲,裂口四周無氧化顏色,無脫碳現(xiàn)象。淬火裂紋一般比較深,積聚磁粉很急劇,磁粉堆積很濃厚。淬火中,零件表面受拉應(yīng)力,中心受壓應(yīng)力,此時(shí)一種情況是裂紋在零件的表面,一般較深、較粗;另一種情況是容易在零件的最大拉應(yīng)力部位產(chǎn)生內(nèi)裂,并向中心部位發(fā)展。若零件淬火時(shí)表面受拉應(yīng)力,中
心不受力,此時(shí)形成網(wǎng)狀或階梯狀裂紋,裂紋的延伸方向和感應(yīng)圈運(yùn)動(dòng)的方向垂直。當(dāng)零件形狀復(fù)雜,淬火裂紋經(jīng)常發(fā)生在橫截面急劇變化處,如薄壁與厚壁相交處或有孔、槽、溝處?？傊?必須分析零件在熱處理中的應(yīng)力分布狀況和所發(fā)現(xiàn)的裂紋的形狀、大小、分布情況,然后加以比較,做出結(jié)論。
3．3　鑄造裂紋
鑄造裂紋可分為熱撕裂、熱裂紋和冷裂紋三種。
3．3．1　熱撕裂
熱撕裂是在接近于金屬和合金凝固點(diǎn)溫度下形成的。對(duì)鋼和鑄鐵來說是金屬或合金在生成珠光體前的收縮受到阻礙所造成的。熱撕裂主要是鋼材的線收縮所致,在各種鋼材中,鉻鎳鋼的線收縮最大,而錳鋼、鎳鋼次之,碳鋼較小,灰鑄鐵最小,故鉻鎳鋼熱撕裂敏感性大,錳鋼和鎳鋼次之,碳鋼較小,灰鑄鐵熱撕裂已屬罕見。熱撕裂的分布與鑄件及鑄模形狀有關(guān)。熱撕裂的外形是短而粗,大部分呈彎曲狀,中部肥大,尾部尖細(xì)而彎曲。
3.3．2　冷裂紋
冷裂紋是鑄件在冷卻過程中,各部分冷卻速度不同而致。其形狀狹窄而彎曲,常發(fā)生在鑄件壁厚變化較大的部位。冷裂紋的發(fā)生與鑄件形狀和材料導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)。導(dǎo)熱系數(shù)愈大,冷裂傾向愈小,如有色金屬鑄件因?qū)嵯禂?shù)大很少發(fā)現(xiàn)冷裂現(xiàn)象,而鑄鋼、高合金鋼、高碳鋼因?qū)嵯禂?shù)小而具有較大的冷裂傾向。
3．3．3　熱裂紋
熱裂紋是指鑄件熱加工過程中形成的裂紋,一般是由鑄造缺陷在退火、正火、淬火過程中發(fā)展起來的,主要是溫差應(yīng)力所致。
3．4　鍛造裂紋
金屬在鍛造過程中發(fā)生流變,因各部分受力不同,變形程度不同,鍛造裂紋與鍛件的內(nèi)部缺陷關(guān)系極大。如鍛坯皮下有氣泡時(shí)易形成鍛造裂紋,這種鍛造裂紋常出現(xiàn)在鍛件表面;又如鍛坯上存在縮孔或夾雜物時(shí),也容易造成鍛造裂紋,縮孔形成的裂紋一般較長(zhǎng),出現(xiàn)在鍛件的心部,屬于內(nèi)裂,而夾雜物或夾層形成的裂紋細(xì)長(zhǎng),分布無規(guī)律。
3．5　磨削裂紋
當(dāng)砂輪和工件接觸面較大、砂輪過鈍、進(jìn)給量過大、工件表面散熱性能差、循環(huán)冷卻不當(dāng)時(shí),將致使工件表面各部位磨削應(yīng)力變化較大,促使工件滲碳層的壓應(yīng)力狀態(tài)受到嚴(yán)重破壞,工件表面由壓應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)力狀態(tài),當(dāng)應(yīng)力超過工件本身的強(qiáng)度極限時(shí),使零件表面產(chǎn)生裂紋。它的特點(diǎn)是裂紋細(xì)窄、密而短小且淺,而淬火裂紋則比較寬粗而且較深。
3．6　焊接裂紋
焊接是局部加熱,從冷態(tài)開始至加熱熔化,熔池溫度可達(dá)2000℃以上,其周圍又是冷態(tài)金屬,兩者溫差極大,使工件產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和變形,嚴(yán)重者產(chǎn)生裂紋,即焊接裂紋。減少焊接裂紋的方法是焊前預(yù)熱,
3．7　發(fā)紋
發(fā)紋是冶金缺陷(氣孔、非金屬夾雜物)在變形焊后緩冷或焊后退火。過程中發(fā)展而形成的。發(fā)紋的發(fā)生與零件的形狀有關(guān),直線狀和圓柱狀零件最容易產(chǎn)生發(fā)紋。發(fā)紋的形狀一般呈直線狀,沿金屬流線分布。大多數(shù)情況下,發(fā)紋能用肉眼觀察到。由硫化物引起的發(fā)紋呈亮灰色,由氧化物引起的發(fā)紋無色。
3．8　非金屬夾雜物
對(duì)于一些桿狀零件,磁粉探傷中發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜物是經(jīng)常的事。非金屬夾雜物的磁粉圖與發(fā)紋類似,一般呈直線狀,只有極個(gè)別的情況下呈稍微的彎曲形狀。非金屬夾雜物沿金屬的纖維方向分布,尚未發(fā)現(xiàn)垂直于或與金屬纖維方向呈某一角度的非金屬夾雜物。它積聚磁粉比較淺、淡,它的尾部一般不大尖細(xì),這是與裂紋不同的。非金屬夾雜物沒有破壞材料的連續(xù)性,因而屬于允許疵病。
4　分析裂紋缺陷的一般步驟
4．1　了解情況
首先了解磁粉圖的形狀和分布情況、零件加工工藝過程、零件材質(zhì)及工作狀態(tài)等。
4．2　進(jìn)行分析
把發(fā)現(xiàn)的缺陷分成兩類:①裂紋主要指淬火、鍛造、鑄造、焊接裂紋,某些重要零件還有磨削裂紋等缺陷,屬于不允許缺陷;②發(fā)紋和非金屬夾雜物為允許缺陷,只是它們的允許程度不同,必須視具體情況具體分析。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不允許缺陷時(shí),需立即報(bào)告主管部門,并會(huì)同有關(guān)單位作出報(bào)廢決定。
4．3　復(fù)檢或做補(bǔ)充試驗(yàn)
對(duì)以上工作發(fā)生懷疑時(shí)可以進(jìn)行復(fù)檢或做補(bǔ)充試驗(yàn)。
5　具有覆蓋層零件的探傷
5．1　工件被磁性金屬覆蓋層覆蓋
工件被磁性金屬覆蓋層覆蓋時(shí)不宜于用磁粉探傷法探傷。鍍鐵、鍍鎳、鍍鈷及其合金將使工件表面覆蓋層具有高的導(dǎo)磁率,被缺陷阻滯而彎曲了的磁力線將透過表面覆蓋層,而不易造成漏磁場(chǎng),致使工件表面層下缺陷不易檢出。
5．2　工件被非磁性金屬覆蓋層覆蓋
工件被非磁性金屬層覆蓋時(shí)仍可用磁粉探傷法探傷。鍍鋅、鍍錫、鍍銻、鍍銅等使工件表面覆蓋層具有較小的導(dǎo)磁率，不會(huì)或很少影響表面缺陷造成的漏磁場(chǎng),不會(huì)影響缺陷的檢出。
5.3工件被非金屬覆蓋層覆蓋
工件被非金屬覆蓋層覆蓋,如磷化或氧化,其導(dǎo)磁率也很小,對(duì)磁粉探傷的效果不會(huì)有大的影響,但對(duì)磷化或氧化來說,因表面呈蘭色和黑色,不能再用黑色磁粉,應(yīng)改用白色或紅色磁粉。據(jù)資料介紹，表面覆蓋了非金屬覆蓋層檢查鋼件表面的非金屬夾雜物不再靈敏,甚至檢查不出來。
5．4　噴丸或噴砂
工件噴丸或噴砂后因不改變表面性質(zhì),只是使表面變形或改變表面的應(yīng)力狀態(tài),故不影響磁粉探傷,探傷又往往在噴丸或噴砂之后進(jìn)行。
為此，在進(jìn)行磁粉探傷檢測(cè)工作要結(jié)合工件的材質(zhì)、加工狀態(tài)和表面狀況選擇合適的磁化電流和磁化方法，結(jié)合合理的磁化規(guī)范才能更準(zhǔn)確的做好磁粉檢測(cè)工作。