磁粉探傷機(jī)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(wèn)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(guò)寬或漏檢缺陷,會(huì)造成重大事故; 反過(guò)來(lái), 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(xiě); 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(guò)程, 因裂紋是有來(lái)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(guò)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(jiàn)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(guò)程中形成的, 屬于鋼的內(nèi)部開(kāi)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(chóng)狀或斷線狀, 開(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)裂, 一般中部肥大, 兩頭尖細(xì)而彎曲, 裂口四周無(wú)氧化顏色, 無(wú)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。總之, 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(lái)說(shuō)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(jiàn)。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(guò)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(guò)程中形成的裂紋, 一般是由鑄造缺陷在退火、正火、淬火過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的, 主要是溫差應(yīng)力所致。
3．4　鍛造裂紋
金屬在鍛造過(guò)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(wú)規(guī)律。
3．5　磨削裂紋
當(dāng)砂輪和工件接觸面較大、砂輪過(guò)鈍、進(jìn)給量過(guò)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(guò)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(kāi)始至加熱熔化, 熔池溫度可達(dá)2 000 ℃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(guò)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(wú)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(méi)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(guò)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(mén), 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(guò)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(lái)說(shuō), 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(lái)。
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。