表面检测缺陷图谱的特征分析

　　在工业生产中 ,机械零件的可靠性是一非常重要的性能指标。 为了防止事故的发生 ,就必须对零件进行严格的质量检测。 表面检测技术就是常规无损检测技术之一 ,由于它不仅能保障设备安全运转、节约原材料及工时 ,而且还具有设备简单、操作方便、检测快速、显示直观、易于判断、灵敏度高和重复性好等优点 ,所以在工业检验中得到了广泛的应用。近几十年来 ,虽然国内外对表面缺陷检测进行过不少的研究工作 ,但至今为止 ,还没有出版过一本完整的图谱 ,目前这方面的工作仍在进行中。

　　我们从分析缺陷的成因入手 ,通过缺陷图谱的制作及分析 ,进而找出其对应关系 ,以便在实际工作中用来指导和改进检测的工艺。由于涡流检测的目视效果不佳 ,其检测结果不太适合照相记录 ,故图谱制作只选用了磁粉检测、渗透检测。

　　在检测过程中标准有多种 ,根据本行业本系统的要求 ,磁化检测按标准 HB /Z72- 95执行。

1表面缺陷分类

　　通过对表面缺陷综合分析和评定 ,可以判断工件质量优劣。 磁粉和渗透检测可发现的表面缺陷的形式、类别很多 ,这里依据加工和使用顺序将表面缺陷按表 1分类。

2部分缺陷的图谱特征

　　2. 1 原材料缺陷磁痕

　　2. 1. 1 发纹是磁粉探伤经常遇到的一种原材料缺陷 ,它的形成主要是钢材中非金夹杂、气孔在轧制和拉伸过程中随着金属的变形伸长而形成。

　　①发纹沿金属纤维方向分布 ,呈细而直的线状 ,有时亦随着纤维走向而弯曲 ;

　　②发纹一般不太长 ,多在20毫米以下 ,有呈连续线状 ,也有呈断续分布。

　　2. 1. 2 分层是常见的缺陷 ,如钢锭中存在缩孔、疏松或密集的气泡 ,而在轧制时又没有焊合 ,则钢板在纵向或横向剪切时,可能发现金属分为两部分,形成分层 。

　　2. 1. 3 气孔是零件浇铸时进入了气体 ,在铸件凝固时 ,气泡没能排出而在零件内部形成大致呈球形的缺陷。这种气孔在机加工后露出表面时渗透检测可发现。 焊接时由于基体金属或焊料潮湿 ,清洗不干净等原因 ,也会产生气孔。

2. 2 预制工序中缺陷

　　2. 2. 1 锻造缺陷:

　　①锻造裂纹产生的原因很多 ,属于锻造过程本身的原因有加热不当,操作不正确终锻温度太低 ,冷却速度太快等。锻造裂纹一般都比较严重 ,具有尖锐的根部或边缘 ,磁痕浓密清晰 ,呈折线或弯曲线状。

　　②锻造折叠的特征是一部分金属被卷折或搭叠在另一部分金属上产生的。 磁痕呈圆弧形。

　　2. 2. 2 焊接缺陷: 焊接裂纹是焊接结构上危害最大的缺陷。 焊缝上最常见的缺陷是未焊透和裂纹 ,可用渗透检测)。形成原因相当复杂 ,焊接裂纹主要有三种①纵向裂纹 ;②横向裂纹 ;③树枝状裂纹 。 焊接裂纹的大小不一 ,长度由几毫米至数百毫米 ,深度较小者为几毫米 ,而较大者可穿过整个焊缝厚度。磁粉探伤时其磁痕一般浓密 ,清晰可见 ,有的呈直线状 ,有的较弯曲等。 未焊透是熔化金属和基体金属间及焊缝层间的没有熔合。

　　2. 3 后续工序中缺陷

　　后续工序中产生的缺陷有: 铸造缺陷、热处理缺陷、机械加工缺陷等。

　　2. 3. 1 铸造缺陷: 铸造缺陷包括铸造裂纹、疏松、冷隔、夹杂、气孔、冷裂纹等。其中裂纹产生的主要原因是铸件在铸模内凝固和冷却过程中 ,由于铸件部位的冷却速度不同 ,组织转变的快慢和收缩程度也不相同 ,从而产生一定的内应力 ,当其超过钢的强度极限时 ,就产生裂纹。铸钢件中的气孔 ,是当熔化金属冷却凝固过程 ,在其中的气体未及时排出所形成的孔穴。

　　2. 3. 2 热处理缺陷: 淬火裂纹和渗碳裂纹。热处理是改变钢的性能的重要手段 ,通过加热、保温及冷却三个工艺过程 ,促使钢的内部组织发生变化 ,以获得需要的各种物理、化学性能。钢在加热过程中产生的裂纹 ,主要是淬火冷却时形成的。淬火裂纹产生的主要原因有①材料本身的原因 ;②热处理方面的原因 ;③设计和加工制造方面的原因。淬火裂纹的磁痕特征是 ,一般呈细直线状 ,尾端尖细 ,梭角较多。磁痕比较深 ,磁痕浓密清晰。。渗碳裂纹是由于结构钢工件渗碳后冷却过快 在热应力和组织应力的作用下 ,形成渗碳裂纹。

　　2. 3. 3 机械加工缺陷有: 磨削裂纹、矫正裂纹、过盈裂纹等。

　　( 1)磨削裂纹是工件在淬火或表面硬化后 ,为了获得较高的表面粗糙度 ,在热处理后需要进行磨削加工 ,由于材质的影响 ,当工件材质内部组织分布不均匀 ,易在磨削过程中沿脆性组织分布方向产生裂纹或由于热处理不当的影响 ,磨削加工时 ,磨削过度等都会产生磨削裂纹。 磨削裂纹方向一般与磨削方向一致 ,磨削裂纹磁痕呈网状、鱼鳞状、放射状或平行线分布。 磨削裂纹也可用荧光渗透检测。

　　( 2)过盈裂纹是在零部件装配过程中 ,特别是过盈配合时 ,如果选配不当 ,轴的过盈量过大 ,装配时孔承受较大的张应力。当其超过强度极限时 ,产生开裂形成过盈裂纹。有时虽未达到破坏的程度 ,这时的应力较大 ,不及时采取去应力处理 ,势必在氧化和电渡过程中 ,产生应力腐蚀裂纹或酸洗裂纹。 过盈裂纹多出现在装配孔的外侧周围张力大的部位 ,开裂时一般较小 ,经过酸洗或氧化后逐渐发展扩大 ,深度较深 ,有时甚至出现贯穿裂纹。 磁痕特征:磁粉聚集较快 ,磁粉堆积较高 ,浓厚紧密而集中 ,两端尖细 ,一般擦去磁粉后 ,在磁痕外有肉眼可见的裂纹痕迹。

3使用过程中产生的缺陷

　　使用中产生的缺陷主要有疲劳裂纹和蠕变裂纹。 机械设备及其结构件中的许多部件 ,在使用过程中 ,多处于不同形式的往复或交变载荷下工作的 ,如轴类零件 ,齿轮及传动机构等。 如果零件材料中存有成分偏析 ,组织不均匀等冶金缺陷 ,以及设计不良 ,表面粗糙度低 ,尖锐的沟槽和孔洞等 ,均有可能使工件在往复或交变应力的作用下造成应力集中 ,从而产生开裂即痕劳裂纹。 工件在往复交变应力作用下产生的疲劳裂纹叫做应力疲劳裂纹。 疲劳裂纹通常

　　钢制件薄弱处即表面应力集中处产生 ,然后逐渐扩大 ,当疲劳的面积使工件的面积不能承受全部负荷时 ,即发生断裂 ,这种断裂往往破坏前无明显预兆 ,也无塑性变形现象。影响产生疲劳裂纹的因素有两条:

　　1 工件材质 ; 2 工件的制造工艺和工作条件。 磁痕特征: 磁痕聚集浓密而集中 ,显示清晰 ,磁痕中间粗大 ,呈两边对称延伸的曲线状。除去磁粉后 ,一般有肉眼可见的细纹痕迹。裂纹深度一般较深 ,空心圆轴严重时可以贯穿裂透。