磁粉探傷機作為檢查機械零件內部及表面缺陷的一種常用手段,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。而對磁粉探傷中發現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合實際加以總結與討論。
1　正確判斷裂紋缺陷的重要性
產品的技術條件中都規定有驗收標準,如我廠使用的設備、設備零件不允許有裂紋,即磁粉探傷的零件有裂紋而又不能消除時應報廢。因此,正確判斷零件是否有裂紋是執行技術條件的基礎工作之一。如果判斷標準過寬或漏檢缺陷,會造成重大事故;反過來,把不應報廢的零件報廢,會產生嚴重經濟損失。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,并在實踐中積累經驗,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、形狀及裂紋導磁系數的影響。
(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、有規律可循的。
(3)一般磁力探傷中所發現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力和零件內部情況,所以裂紋的形成、形狀、大小和分布情況都是這兩個因素迭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　白點
白點是在熱軋和鍛壓合金鋼中出現的一種缺陷。白點是在鋼熱壓力加工后的冷卻過程中形成的,屬于鋼的內部開裂的一種。白點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,直徑一般約5mm～10mm;白點往往成群出現,磁粉探傷發現的白點是其橫斷面,即細小的裂紋,裂紋邊緣呈鋸齒狀;白點分
布大多和鋼種的纖維方向平行,有時呈輻射狀,鍛件愈大愈容易產生白點。白點對鋼材的機械性能影響極大,屬于不允許缺陷。白點的磁粉圖形呈幼蟲狀或斷線狀,開裂中部粗大,兩端尖細。白點的特點是形成了零件材料基體開裂,因而積聚磁粉濃厚而緊密。防止白點出現的措施是減少鋼中的氫氣,即煉鋼時將鋼中的氫氣含量減少至最少限度,可通過選擇干燥、純凈的爐料實現。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、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均會引起淬火裂紋。淬火裂紋特點是粗大、呈投射狀開裂,一般中部肥大,兩頭尖細而彎曲,裂口四周無氧化顏色,無脫碳現象。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,零件表面受拉應力,中心受壓應力,此時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力部位產生內裂,并向中心部位發展。若零件淬火時表面受拉應力,中
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。當零件形狀復雜,淬火裂紋經常發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力分布狀況和所發現的裂紋的形狀、大小、分布情況,然后加以比較,做出結論。
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溫度下形成的。對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。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,常發生在鑄件壁厚變化較大的部位。冷裂紋的發生與鑄件形狀和材料導熱系數有關。導熱系數愈大,冷裂傾向愈小,如有色金屬鑄件因導熱系數大很少發現冷裂現象,而鑄鋼、高合金鋼、高碳鋼因導熱系數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、淬火過程中發展起來的,主要是溫差應力所致。
3．4　鍛造裂紋
金屬在鍛造過程中發生流變,因各部分受力不同,變形程度不同,鍛造裂紋與鍛件的內部缺陷關系極大。如鍛坯皮下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;又如鍛坯上存在縮孔或夾雜物時,也容易造成鍛造裂紋,縮孔形成的裂紋一般較長,出現在鍛件的心部,屬于內裂,而夾雜物或夾層形成的裂紋細長,分布無規律。
3．5　磨削裂紋
當砂輪和工件接觸面較大、砂輪過鈍、進給量過大、工件表面散熱性能差、循環冷卻不當時,將致使工件表面各部位磨削應力變化較大,促使工件滲碳層的壓應力狀態受到嚴重破壞,工件表面由壓應力狀態轉化為拉應力狀態,當應力超過工件本身的強度極限時,使零件表面產生裂紋。它的特點是裂紋細窄、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,從冷態開始至加熱熔化,熔池溫度可達2000℃以上,其周圍又是冷態金屬,兩者溫差極大,使工件產生大的內應力和變形,嚴重者產生裂紋,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、非金屬夾雜物)在變形焊后緩冷或焊后退火。過程中發展而形成的。發紋的發生與零件的形狀有關,直線狀和圓柱狀零件最容易產生發紋。發紋的形狀一般呈直線狀,沿金屬流線分布。大多數情況下,發紋能用肉眼觀察到。由硫化物引起的發紋呈亮灰色,由氧化物引起的發紋無色。
3．8　非金屬夾雜物
對于一些桿狀零件,磁粉探傷中發現非金屬夾雜物是經常的事。非金屬夾雜物的磁粉圖與發紋類似,一般呈直線狀,只有極個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,尚未發現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,這是與裂紋不同的。非金屬夾雜物沒有破壞材料的連續性,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、零件材質及工作狀態等。
4．2　進行分析
把發現的缺陷分成兩類: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　復檢或做補充試驗
對以上工作發生懷疑時可以進行復檢或做補充試驗。
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,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,其導磁率也很小,對磁粉探傷的效果不會有大的影響,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,應改用白色或紅色磁粉。據資料介紹，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,只是使表面變形或改變表面的應力狀態,故不影響磁粉探傷,探傷又往往在噴丸或噴砂之后進行。
為此，在進行磁粉探傷檢測工作要結合工件的材質、加工狀態和表面狀況選擇合適的磁化電流和磁化方法，結合合理的磁化規范才能更準確的做好磁粉檢測工作。