張新菊，張 環(huán)，胡學(xué)知，陸晨薇

（1.西安航空動力控制科技有限公司，西安 710077；2.慶安集團公司，西安 710077）

1 鎳銅合金鑄件的鑄造特點和檢測難點

鎳銅合金有較好的室溫力學(xué)性能和高溫強度，耐蝕性高，容易加工，耐磨性好，被廣泛應(yīng)用于有耐磨性要求的零件制造中。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，由于其含銅量較高，鑄造難度十分大，容易產(chǎn)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(fā)現(xiàn)，容易被漏檢。

滲透檢測是以毛細作用原理為基礎(chǔ)的檢測表面開口缺陷的無損檢測方法［1］。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(jié)果產(chǎn)生影響。如果缺陷表面開口一旦被堵塞，滲透檢測就會出現(xiàn)缺陷漏檢。鎳銅合金鑄件的滲透檢測漏檢就屬于這種情況。

筆者從滲透檢測原理和預(yù)處理入手，在滲透檢測前采用特殊的腐蝕清洗液進行預(yù)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(tài)，達到確保滲透檢測質(zhì)量的目的。

2 滲透檢測工藝分析

所敘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(shù)為：采用浸漬法施加滲透劑，滲透劑牌號ZL－60D，滲透時間30 min（其中滲透時間13min，滴落時間17min），烘干溫度68 ℃，烘干時間10min；顯像劑牌號ZP－4B，干粉噴粉顯像，顯像時間20min。

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(chǎn)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［2］。

此時，滲透檢測的預(yù)清洗方法為堿清洗，滲透檢測后很少發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。X 光經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)很多晶粒粗大的現(xiàn)象，但這不是X 光檢測的范圍，一般不作為判廢的依據(jù)。

（2）對成品零件表面進行100%滲透檢測

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(yù)清洗方法為堿清洗，該階段能夠發(fā)現(xiàn)一些裂紋缺陷。

（3）對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(fā)現(xiàn)一些裂紋缺陷，而滲透檢測時卻沒有發(fā)現(xiàn)。

（4）對這類裂紋缺陷進行金相低倍檢查分析

通過對比分析可知，滲透檢測發(fā)現(xiàn)不了這類裂紋缺陷的原因主要有：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(fā)現(xiàn)不了這些裂紋。②還有一些裂紋是加工過程中產(chǎn)生的，這些裂紋缺陷的開口，被加工時的金屬碎屑等污物堵塞，導(dǎo)致滲透檢測出現(xiàn)漏檢。

綜上分析可知，若不采用特殊的預(yù)清洗方法進行處理，上述沿晶裂紋及開口被堵塞的裂紋是難以完全被檢查出來的［3］。

3 預(yù)清洗對滲透檢測的影響

預(yù)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(chǔ)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(fā)生，從而產(chǎn)生以下影響：①阻止?jié)B透劑滲入表面開口缺陷中，甚至堵住缺陷。②滲透劑即使?jié)B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停留在零件上的油污，容易掩蓋這些部位的缺陷顯示。

因此，零件在滲透檢測前，必須選用合適的化學(xué)清洗液進行預(yù)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

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(yù)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(yù)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)個別零件有裂紋；但在1 0倍放大鏡下觀察，50%～60%的零件存在裂紋，嚴重影響了生產(chǎn)進度和整個任務(wù)的交付。

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

4.2 改變清洗腐蝕液的對比試驗

試驗1：對30件毛坯零件進行試驗。預(yù)處理采用弱堿性清洗劑ARDROX6333進行清洗；配比：弱堿性清洗劑與水的體積配比在1…3和1…4之間；然后，依次進行水洗、徹底干燥、滲透檢測工序。檢測結(jié)果：5件存有裂紋，結(jié)論不合格；其余25件零件均未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，結(jié)論合格。檢測結(jié)果如圖1所示。

圖1 改進前滲透檢測結(jié)果

試驗2：對同樣的30件毛坯零件進行試驗。預(yù)處理采用10%三氯化鐵水溶液腐蝕5min；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(jié)果：20 件零件發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋，結(jié)論不合格；10件未見裂紋，結(jié)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(jié)果如圖2所示。

圖2 三氯化鐵水溶液腐蝕后滲透檢測結(jié)果

5 改進效果

通過試驗證明，清洗腐蝕液的腐蝕可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，可確保滲透檢測的可靠性。

由此，對鎳銅合金鑄件的檢測工藝進行以下改進。

（1）毛料入廠后，先根據(jù)加工余量進行一次表面車削加工（表面粗糙度Ra達到1.6）；車削工序后，增加滲透檢測工序（預(yù)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(yù)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(chǎn)生的缺陷。

（3）對于鎳銅合金鑄件，通過打磨方法排除缺陷，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，檢測結(jié)果的可靠性得到了大幅度提高，滿足了交付要求。

6 結(jié)語

鎳銅合金鑄件滲透檢測時，為避免出現(xiàn)晶間裂紋漏檢的問題，必須采用三氯化鐵溶液進行腐蝕預(yù)處理，使缺陷充分暴露于表面，從而確保檢測結(jié)果的可靠性。

［1］林猷文，任學(xué)冬.滲透檢測［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

［2］黃磊，莫瑕琳，朱莉君，等.微小缺陷的液體滲透檢測［J］.無損檢測，2013，35（12）：34－37.

［3］馬新朝.核電工程中液體滲透檢測的質(zhì)量控制及顯像結(jié)果評判差異性［J］.無損檢測，2014，36（9）：85－89.