磁粉探傷機作爲檢查機械零件内部及表面缺陷的一(yī)種常用手段,其原理簡單,操作容易,現已廣泛應用于機械零件缺陷的檢查中(zhōng)。而對磁粉探傷中(zhōng)發現的缺陷如何正确分(fēn)析和判斷比較困難。本文就此問題理論結合實際加以總結與讨論。
1 正确判斷裂紋缺陷的重要性
産品的技術條件中(zhōng)都規定有驗收标準,如我(wǒ)廠使用的設備、設備零件不允許有裂紋,即磁粉探傷的零件有裂紋而又(yòu)不能消除時應報廢。因此,正确判斷零件是否有裂紋是執行技術條件的基礎工(gōng)作之一(yī)。如果判斷标準過寬或漏檢缺陷,會造成重大(dà)事故;反過來,把不應報廢的零件報廢,會産生(shēng)嚴重經濟損失。兩者均要避免,
做到恰如其分(fēn)。這樣必須掌握好磁粉探傷原則,并在實踐中(zhōng)積累經驗,使認識臻于完善。
2 裂紋缺陷判斷的依據
(1)磁粉圖是分(fēn)析裂紋缺陷的第一(yī)手資(zī)料,其特征是:磁粉圖的形狀和分(fēn)布情況大(dà)體(tǐ)上是裂紋的形狀和分(fēn)布情況的描寫;磁粉圖受裂紋寬度、深度、形狀及裂紋導磁系數的影響。
(2)必須了解零件在磁粉探傷前的工(gōng)藝過程,因裂紋是有來源、有規律可循的。
(3)一(yī)般磁力探傷中(zhōng)所發現的裂紋形狀和分(fēn)布特征都取決于工(gōng)藝過程中(zhōng)零件所受的最大(dà)正應力和零件内部情況,所以裂紋的形成、形狀、大(dà)小(xiǎo)和分(fēn)布情況都是這兩個因素叠加的結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律性
3．1 白(bái)點
白(bái)點是在熱軋和鍛壓合金鋼中(zhōng)出現的一(yī)種缺陷。白(bái)點是在鋼熱壓力加工(gōng)後的冷卻過程中(zhōng)形成的,屬于鋼的内部開(kāi)裂的一(yī)種。白(bái)點大(dà)多分(fēn)布在大(dà)型軋材或鍛件的近中(zhōng)心或離(lí)表面一(yī)定距離(lí)處,在鋼件的縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白(bái)色斑點,直徑一(yī)般約5mm～10mm;白(bái)點往往成群出現,磁粉探傷發現的白(bái)點是其橫斷面,即細小(xiǎo)的裂紋,裂紋邊緣呈鋸齒狀;白(bái)點分(fēn)
布大(dà)多和鋼種的纖維方向平行,有時呈輻射狀,鍛件愈大(dà)愈容易産生(shēng)白(bái)點。白(bái)點對鋼材的機械性能影響極大(dà),屬于不允許缺陷。白(bái)點的磁粉圖形呈幼蟲狀或斷線狀,開(kāi)裂中(zhōng)部粗大(dà),兩端尖細。白(bái)點的特點是形成了零件材料基體(tǐ)開(kāi)裂,因而積聚磁粉濃厚而緊密。防止白(bái)點出現的措施是減少鋼中(zhōng)的氫氣,即煉鋼時将鋼中(zhōng)的氫氣含量減少至最少限度,可通過選擇幹燥、純淨的爐料實現。有條件的可采用真空熔煉和真空處理鋼水,或利用去(qù)氫退火(huǒ)減少鋼錠中(zhōng)的氫含量。
3．2 淬火(huǒ)裂紋
鋼中(zhōng)的冶金缺陷、壓力加工(gōng)中(zhōng)形成的裂紋或白(bái)點、晶粒粗大(dà)、精加工(gōng)留下(xià)的尖角及刀痕以及熱處理加熱溫度過高和冷卻不當均會引起淬火(huǒ)裂紋。淬火(huǒ)裂紋特點是粗大(dà)、呈投射狀開(kāi)裂,一(yī)般中(zhōng)部肥大(dà),兩頭尖細而彎曲,裂口四周無氧化顔色,無脫碳現象。淬火(huǒ)裂紋一(yī)般比較深,積聚磁粉很急劇,磁粉堆積很濃厚。淬火(huǒ)中(zhōng),零件表面受拉應力,中(zhōng)心受壓應力,此時一(yī)種情況是裂紋在零件的表面,一(yī)般較深、較粗;另一(yī)種情況是容易在零件的最大(dà)拉應力部位産生(shēng)内裂,并向中(zhōng)心部位發展。若零件淬火(huǒ)時表面受拉應力,中(zhōng)
心不受力,此時形成網狀或階梯狀裂紋,裂紋的延伸方向和感應圈運動的方向垂直。當零件形狀複雜(zá),淬火(huǒ)裂紋經常發生(shēng)在橫截面急劇變化處,如薄壁與厚壁相交處或有孔、槽、溝處。總之,必須分(fēn)析零件在熱處理中(zhōng)的應力分(fēn)布狀況和所發現的裂紋的形狀、大(dà)小(xiǎo)、分(fēn)布情況,然後加以比較,做出結論。
3．3 鑄造裂紋
鑄造裂紋可分(fēn)爲熱撕裂、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溫度下(xià)形成的。對鋼和鑄鐵來說是金屬或合金在生(shēng)成珠光體(tǐ)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緻,在各種鋼材中(zhōng),鉻鎳鋼的線收縮最大(dà),而錳鋼、鎳鋼次之,碳鋼較小(xiǎo),灰鑄鐵最小(xiǎo),故鉻鎳鋼熱撕裂敏感性大(dà),錳鋼和鎳鋼次之,碳鋼較小(xiǎo),灰鑄鐵熱撕裂已屬罕見。熱撕裂的分(fēn)布與鑄件及鑄模形狀有關。熱撕裂的外(wài)形是短而粗,大(dà)部分(fēn)呈彎曲狀,中(zhōng)部肥大(dà),尾部尖細而彎曲。
3.3．2 冷裂紋
冷裂紋是鑄件在冷卻過程中(zhōng),各部分(fēn)冷卻速度不同而緻。其形狀狹窄而彎曲,常發生(shēng)在鑄件壁厚變化較大(dà)的部位。冷裂紋的發生(shēng)與鑄件形狀和材料導熱系數有關。導熱系數愈大(dà),冷裂傾向愈小(xiǎo),如有色金屬鑄件因導熱系數大(dà)很少發現冷裂現象,而鑄鋼、高合金鋼、高碳鋼因導熱系數小(xiǎo)而具有較大(dà)的冷裂傾向。
3．3．3 熱裂紋
熱裂紋是指鑄件熱加工(gōng)過程中(zhōng)形成的裂紋,一(yī)般是由鑄造缺陷在退火(huǒ)、正火(huǒ)、淬火(huǒ)過程中(zhōng)發展起來的,主要是溫差應力所緻。
3．4 鍛造裂紋
金屬在鍛造過程中(zhōng)發生(shēng)流變,因各部分(fēn)受力不同,變形程度不同,鍛造裂紋與鍛件的内部缺陷關系極大(dà)。如鍛坯皮下(xià)有氣泡時易形成鍛造裂紋,這種鍛造裂紋常出現在鍛件表面;又(yòu)如鍛坯上存在縮孔或夾雜(zá)物(wù)時,也容易造成鍛造裂紋,縮孔形成的裂紋一(yī)般較長,出現在鍛件的心部,屬于内裂,而夾雜(zá)物(wù)或夾層形成的裂紋細長,分(fēn)布無規律。
3．5 磨削裂紋
當砂輪和工(gōng)件接觸面較大(dà)、砂輪過鈍、進給量過大(dà)、工(gōng)件表面散熱性能差、循環冷卻不當時,将緻使工(gōng)件表面各部位磨削應力變化較大(dà),促使工(gōng)件滲碳層的壓應力狀态受到嚴重破壞,工(gōng)件表面由壓應力狀态轉化爲拉應力狀态,當應力超過工(gōng)件本身的強度極限時,使零件表面産生(shēng)裂紋。它的特點是裂紋細窄、密而短小(xiǎo)且淺,而淬火(huǒ)裂紋則比較寬粗而且較深。
3．6 焊接裂紋
焊接是局部加熱,從冷态開(kāi)始至加熱熔化,熔池溫度可達2000℃以上,其周圍又(yòu)是冷态金屬,兩者溫差極大(dà),使工(gōng)件産生(shēng)大(dà)的内應力和變形,嚴重者産生(shēng)裂紋,即焊接裂紋。減少焊接裂紋的方法是焊前預熱,
3．7 發紋
發紋是冶金缺陷(氣孔、非金屬夾雜(zá)物(wù))在變形焊後緩冷或焊後退火(huǒ)。過程中(zhōng)發展而形成的。發紋的發生(shēng)與零件的形狀有關,直線狀和圓柱狀零件最容易産生(shēng)發紋。發紋的形狀一(yī)般呈直線狀,沿金屬流線分(fēn)布。大(dà)多數情況下(xià),發紋能用肉眼觀察到。由硫化物(wù)引起的發紋呈亮灰色,由氧化物(wù)引起的發紋無色。
3．8 非金屬夾雜(zá)物(wù)
對于一(yī)些杆狀零件,磁粉探傷中(zhōng)發現非金屬夾雜(zá)物(wù)是經常的事。非金屬夾雜(zá)物(wù)的磁粉圖與發紋類似,一(yī)般呈直線狀,隻有極個别的情況下(xià)呈稍微的彎曲形狀。非金屬夾雜(zá)物(wù)沿金屬的纖維方向分(fēn)布,尚未發現垂直于或與金屬纖維方向呈某一(yī)角度的非金屬夾雜(zá)物(wù)。它積聚磁粉比較淺、淡,它的尾部一(yī)般不大(dà)尖細,這是與裂紋不同的。非金屬夾雜(zá)物(wù)沒有破壞材料的連續性,因而屬于允許疵病。
4 分(fēn)析裂紋缺陷的一(yī)般步驟
4．1 了解情況
首先了解磁粉圖的形狀和分(fēn)布情況、零件加工(gōng)工(gōng)藝過程、零件材質及工(gōng)作狀态等。
4．2 進行分(fēn)析
把發現的缺陷分(fēn)成兩類:①裂紋主要指淬火(huǒ)、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發紋和非金屬夾雜(zá)物(wù)爲允許缺陷,隻是它們的允許程度不同,必須視具體(tǐ)情況具體(tǐ)分(fēn)析。當發現不允許缺陷時,需立即報告主管部門,并會同有關單位作出報廢決定。
4．3 複檢或做補充試驗
對以上工(gōng)作發生(shēng)懷疑時可以進行複檢或做補充試驗。
5 具有覆蓋層零件的探傷
5．1 工(gōng)件被磁性金屬覆蓋層覆蓋
工(gōng)件被磁性金屬覆蓋層覆蓋時不宜于用磁粉探傷法探傷。鍍鐵、鍍鎳、鍍钴及其合金将使工(gōng)件表面覆蓋層具有高的導磁率,被缺陷阻滞而彎曲了的磁力線将透過表面覆蓋層,而不易造成漏磁場,緻使工(gōng)件表面層下(xià)缺陷不易檢出。
5．2 工(gōng)件被非磁性金屬覆蓋層覆蓋
工(gōng)件被非磁性金屬層覆蓋時仍可用磁粉探傷法探傷。鍍鋅、鍍錫、鍍銻、鍍銅等使工(gōng)件表面覆蓋層具有較小(xiǎo)的導磁率，不會或很少影響表面缺陷造成的漏磁場,不會影響缺陷的檢出。
5.3工(gōng)件被非金屬覆蓋層覆蓋
工(gōng)件被非金屬覆蓋層覆蓋,如磷化或氧化,其導磁率也很小(xiǎo),對磁粉探傷的效果不會有大(dà)的影響,但對磷化或氧化來說,因表面呈蘭色和黑色,不能再用黑色磁粉,應改用白(bái)色或紅色磁粉。據資(zī)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(zá)物(wù)不再靈敏,甚至檢查不出來。
5．4 噴丸或噴砂
工(gōng)件噴丸或噴砂後因不改變表面性質,隻是使表面變形或改變表面的應力狀态,故不影響磁粉探傷,探傷又(yòu)往往在噴丸或噴砂之後進行。
爲此，在進行磁粉探傷檢測工(gōng)作要結合工(gōng)件的材質、加工(gōng)狀态和表面狀況選擇合适的磁化電流和磁化方法，結合合理的磁化規範才能更準确的做好磁粉檢測工(gōng)作。
