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鎳銅合金鑄件的滲透檢測

發布時間：2020-02-08

1.零件的鑄造特點和檢驗難點
鎳銅合金有較好的室溫力學性能和高溫強度，耐蝕性高，容易加工，耐磨性好，被廣泛應用于有耐磨性要求的零件。但是，鎳銅合金是一種新型材料，鑄造工藝還不十分成熟；另外，由于含銅量高，鑄造難度十分大，容易產生晶間裂紋缺陷。

鎳銅合金沒有磁性，晶間裂紋的檢測方法只能選擇滲透檢測。但是，這種晶間裂紋在滲透檢測時，一般不易發現，容易漏檢。

滲透檢測是以毛細作用原理為基礎的檢測表面開口缺陷的無損檢測方法。使用此法檢測時，缺陷必須開口，所以對受檢零件的表面狀況要求非常嚴格。零件表面殘留的任何污物，如油污、灰塵、金屬加工碎屑和氧化皮等，都對滲透檢測的結果產生影響。如果缺陷表面開口一旦被堵塞，滲透檢測就會出現缺陷漏檢。鎳銅合金鑄件的滲透檢測漏檢就屬于這種情況。
 
西安航空動力控制科技有限公司的張新菊等從滲透檢測原理和預處理入手，在滲透檢測前采用特殊的腐蝕清洗液進行預處理，并選擇合理的滲透檢測時機，充分暴露鎳銅合金鑄件表面缺陷，為滲透檢測提供符合要求的表面狀態，達到確保滲透檢測質量的目的。

2.工藝分析
鎳銅合金鑄件在加工過程中安排有兩次滲透檢測工序。檢測采用水洗型中等靈敏度熒光滲透劑進行，具體參數為：采用浸漬法施加滲透劑，滲透劑牌號ZL-60D，滲透時間30分鐘（其中滲透時間13分鐘，滴落時間17分鐘），烘干溫度68℃，烘干時間10分鐘；顯像劑牌號ZP-4B，干粉噴粉顯像，顯像時間20分鐘。具體檢測或檢驗過程如下：

（1）對毛坯棒料的滲透檢測檢測工序安排為：澆鑄→熱處理→X光檢測→滲透檢測。因為鑄造和熱處理后都有可能產生表面缺陷，因此在鑄造和熱處理之后安排滲透檢測是合理的。

此時，滲透檢測的預清洗方法為堿清洗，滲透檢測后很少發現裂紋等缺陷。X光經常能夠看到很多晶粒粗大的現象，但這不是X光檢測的范圍，一般不作為判廢的依據。

（2）全部加工完成后，對成品零件所有表面進行100%滲透檢測此時，滲透檢測的預清洗方法為堿清洗，該階段也能夠發現一些裂紋缺陷。

（3）滲透檢測合格交庫的零件，進行匯總檢驗
此時，用放大鏡還能夠發現一些裂紋缺陷。這些缺陷滲透檢測時沒有發現。

（4）針對這類裂紋缺陷，進行金相低倍檢查分析

通過對比分析知，滲透檢測發現不了這類裂紋缺陷的原因有：
①這些裂紋大都是沿晶裂紋，非常細微；如不對其進行腐蝕，宏觀下普通目視發現不了這些裂紋。
②還有一些裂紋是加工過程中產生的裂紋，這些裂紋缺陷的開口，被加工時的金屬碎屑等污物堵塞，滲透檢測無法發現。

綜上分析可知，若不采用特殊的預清洗方法進行處理，上述沿晶裂紋及開口被堵塞裂紋是難以完全檢查出來的。

3.預清洗對滲透檢測的影響
預清洗是滲透檢測的第一道工序，也是最為重要的一道工序。因為滲透檢測的物理基礎是毛細作用。表面的油脂、污物的存在都可能阻止毛細作用的發生，產生以下影響：
(1)阻止滲透劑滲入表面開口缺陷中，甚至堵住缺陷。

(2)滲透劑即使滲進缺陷中去，會與缺陷中的油污混合，使顯示的熒光亮度或顏色強度降低。

(3)保留在零件上的油污，容易將這些部位的缺陷顯示掩蓋掉。

因此，零件在滲透檢測前，必須選用合適的化學清洗液進行預處理，將表面開口（包括細微開口）缺陷中的所有污物清理干凈，以保證滲透檢測效果。

4 .工藝改進試驗
4.1 改進前的滲透檢測情況
受檢零件在毛坯階段和最終機械加工后進行滲透檢測，預處理采用弱堿性清洗劑（ARDROX6333：與水的體積配比在1:3到1:4之間），滲透檢測前對零件進行預清洗，然后采用水洗型中等靈敏度熒光滲透劑進行檢測。

毛坯階段的滲透檢測，沒有發現過表面裂紋等缺陷。

最終機械加工完成后，再進行一次滲透檢測，發現個別零件有裂紋；但在1 0倍放大鏡下檢測，50%～60%的零件存在裂紋。嚴重影響了生產進度和整個任務的交付。

為此，對鎳銅合金鑄件預處理方法所用清洗劑和滲透檢測方法進行了梳理和分析，并進行了大量的試驗，得出一種切實可行的鎳銅合金鑄件的滲透檢測方法。

4.2  改變清洗腐蝕液的對比試驗
試驗一：對30件毛坯零件進行試驗。預處理采用弱堿性清洗劑ARDROX6333進行清洗；配比：弱堿性清洗劑：水=1:3～4（體積比）；然后，水洗、徹底干燥、滲透檢測。
檢測結果：5件存有裂紋，結論不合格；其余2 5件零件均未發現明顯裂紋，結論合格。檢測結果見圖1。
 

圖1  改進前滲透檢測結果

 
試驗二：對同樣30件毛坯零件進行試驗。預處理采用10%三氯化鐵水溶液腐蝕5分鐘；然后，水洗干凈，在烘箱中徹底干燥，與試驗1 同樣的方法進行滲透檢測。
檢測結果：20件零件發現明顯的裂紋，結論不合格；10件未見裂紋，結論合格。

由此可見，采用10%三氯化鐵水溶液作為腐蝕清洗劑，對零件缺陷開口進行腐蝕，可以充分暴露表面缺陷。檢測結果見圖2。
 

 

 

圖2  三氯化鐵水溶液腐蝕后滲透檢測結果

5 改進措施及效果
通過試驗可以證明，清洗腐蝕液的腐蝕可以使鎳銅合金鑄件表面的沿晶裂紋充分暴露，也可以使缺陷中的金屬碎屑得到處理，能確保滲透檢測的可靠性。

由此，對于鎳銅合金鑄件的工藝進行以下改進：
(1) 毛料入廠后，先根據加工余量進行一次表面車削加工（表面光沽度達到Ral.6）；車削工序后，增加滲透檢測工序(預處理采用10%三氯化鐵水溶液進行腐蝕），滲透檢測合格后進行X光檢測，然后再進行下一步的機械加工。

(2)機械加工完成后，再安排一次滲透檢測；其預處理采用10%三氯化鐵水溶液進行腐蝕），以清除加工過程中產生的缺陷。

(3)對于鎳銅合金鑄件，通過打磨方法排除缺陷的，必須先進行腐蝕后才能進行滲透檢測。

采用改進后的滲透檢測工藝對鎳銅合金鑄件進行檢測，可靠性大幅度提高，滿足了交付要求。

6 結論
鎳銅合金鑄件滲透檢測時，為避免出現晶間裂紋漏檢的問題， 必須采用三氯化鐵溶液進行腐蝕預處理，使缺陷允分暴露于表面，從而確保檢測結果的可靠性。
 

來源：《無損檢測》2015年第5期

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