葛佳棋 萬升云 鄭小康 章文顯 李廣立 桑勁鵬

(中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

由于在復(fù)雜內(nèi)腔零件的生產(chǎn)方面，鑄造有著較高的生產(chǎn)效率，因而是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一[1]。鑄造的過程復(fù)雜，受模型制造、金屬液的凝固收縮以及工藝等方面因素的影響較大，鑄件內(nèi)外部容易出現(xiàn)缺陷。為保證質(zhì)量，在非鐵磁性鑄件的表面檢測方面，通常采用的是滲透檢測技術(shù)，其檢測過程簡單，不受材料成分、工件結(jié)構(gòu)及缺陷形狀的影響，顯示結(jié)果直觀，是超聲波檢測和X射線檢測所無法代替的[2]。

對于鑄件的滲透檢測，各國、各機(jī)構(gòu)組織都有相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。在產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，依據(jù)哪一種驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，采取哪個(gè)驗(yàn)收等級，供貨方與需求方必須達(dá)成一致。國內(nèi)鑄鋼產(chǎn)品基本采用GB/T 9443《鑄鋼件滲透檢測》作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而出口至歐盟的鑄件產(chǎn)品則通常依據(jù)EN 1371-1《鑄造 液體滲透檢測》或ISO 4987《鑄鋼件 滲透檢測》進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。GB/T 9443和ISO 4987這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的缺陷種類和級別的分布方式完全一致，而ISO 4987與EN 1371也非常相似，因此，這些標(biāo)準(zhǔn)具備一定的繼承方式[3]。下文以EN 1371標(biāo)準(zhǔn)為例，對動(dòng)車鋁合金齒輪箱體的試制樣件進(jìn)行滲透檢測，并按照EN 1371標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收，闡述鑄件產(chǎn)品的滲透檢測以及質(zhì)量驗(yàn)收的過程，深入理解EN 1371標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品滲透檢測驗(yàn)收過程中所起的作用。

1 EN 1371標(biāo)準(zhǔn)基本內(nèi)容

EN 1371標(biāo)準(zhǔn)由兩部分組成，第一部分為EN 1371-1，規(guī)定了砂型鑄造、重力壓鑄和低壓鑄造產(chǎn)品的滲透檢測，最新版本為2011年版本，第二部分為EN 1371-2，規(guī)定了熔模鑄造產(chǎn)品的滲透檢測，最新版本為2015年版本。兩部分的結(jié)構(gòu)基本一致，由于動(dòng)車鋁合金齒輪箱體采用低壓鑄造工藝，在此只針對第一部分進(jìn)行討論。第一部分由9個(gè)章節(jié)和7個(gè)附錄組成，即：(1)范圍；(2)規(guī)范性引用文件；(3)滲透檢測條件；(4)檢測方法；(5)驗(yàn)收條款；(6)顯示等級的分類及分析；(7)重新檢測；(8)后處理；(9)檢測報(bào)告(見表1)。

表1 EN 1371-1標(biāo)準(zhǔn)的主要章節(jié)內(nèi)容

2 EN 1371標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收條款

在EN 1371-1標(biāo)準(zhǔn)中，驗(yàn)收條款為標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，該部分規(guī)定了滲透檢測顯示的類型和嚴(yán)重等級。鑄件產(chǎn)品出現(xiàn)的表面缺陷大體可以分為:(1)孔洞類缺陷，如氣孔、縮孔等；(2)隔、裂紋類缺陷，如冷隔、冷裂紋、熱裂紋等；(3)夾雜類缺陷，如夾渣、砂眼等[4]。在標(biāo)準(zhǔn)的附錄B中，明確了具體的缺陷類型與顯示類型的對應(yīng)關(guān)系，可供檢測人員根據(jù)顯示對具體缺陷作進(jìn)一步的判斷與分析。

顯示類型根據(jù)其長寬比及顯示是否連續(xù)， 分成了4類， 即單個(gè)非線性顯示(SP)， 成群的非線性顯示(CP)， 線性顯示(LP)和相關(guān)聯(lián)顯示(AP)。為便于各方對顯示要求的理解，標(biāo)準(zhǔn)推薦在合同的技術(shù)協(xié)議、 檢測規(guī)程及檢測報(bào)告中統(tǒng)一使用該顯示名稱。

檢測人員須首先在被檢產(chǎn)品表面判斷出顯示的類型，然后再將顯示的尺寸、數(shù)量等信息在對應(yīng)的表格中與需求方規(guī)定的嚴(yán)重等級中的極限值進(jìn)行比較和評定。對于所有的顯示，驗(yàn)收條款在各嚴(yán)重等級中給出一個(gè)應(yīng)考慮的最小顯示尺寸，即記錄等級，表示在觀察和評定時(shí)，小于該尺寸的顯示可以不用去考慮，在105 mm×148 mm評定框中計(jì)算出現(xiàn)的顯示個(gè)數(shù)時(shí)，該顯示也可以不計(jì)算在內(nèi)。但該處需注意的是，小于記錄等級的顯示，是否需要被記錄，應(yīng)該是在顯示類型被確定之后再做決定。舉例說明，如果某處出現(xiàn)了一段小于記錄等級的線性顯示(LP)，在該顯示的兩端出現(xiàn)另外兩條需要被記錄的LP，且這三者的間距均小于兩條需記錄的顯示的長度，則這3處顯示應(yīng)該被視為一條相關(guān)聯(lián)顯示(AP)進(jìn)行評定，其尺寸為三段顯示長度與兩處間距之和，而不再單獨(dú)考慮中間較短的那段顯示是否應(yīng)該被記錄。對于非線性顯示SP和CP，需將尺寸與規(guī)定的嚴(yán)重等級下極限值進(jìn)行比較，只有小于極限值的情況才可判定不連續(xù)允許存在。對于線性顯示LP和相關(guān)聯(lián)顯示AP，除了對單個(gè)顯示的尺寸有要求外，在評定框內(nèi)LP和AP的累計(jì)長度也不能超過規(guī)定的數(shù)值。

3 檢測對象及工藝

鋁合金齒輪箱為高鐵傳動(dòng)裝置的關(guān)鍵零部件，主要采用抗氧化和抗腐蝕能力較強(qiáng)的AlSi7Mg0.3作為箱體材料，通過低壓鑄造工藝制成[5]，箱體照片如圖1所示。鑄造缺陷一般為氣孔、縮孔及少量的裂紋。檢測按照該產(chǎn)品的滲透檢測工藝規(guī)程，采用溶劑去除型著色滲透劑進(jìn)行，滲透劑牌號HP-ST，顯像劑牌號HD-ST。依據(jù)EN 1371-1進(jìn)行驗(yàn)收，嚴(yán)重等級需滿足3級要求。

圖1 動(dòng)車鋁合金齒輪箱箱體

滲透檢測步驟可分為：(1)待檢表面處理及預(yù)清洗；(2)滲透處理；(3)清洗和干燥；(4)顯像；(5)觀察；(6)后清洗。

齒輪箱在鑄造完成后，通過噴砂進(jìn)行表面處理，因此表面很少出現(xiàn)油脂、油污等污染物，在滲透檢測之前一般不需要另外清洗，可以直接進(jìn)行滲透劑的施加。用噴灌將滲透劑均勻噴涂受檢表面，由于有一部分受檢表面處于直立狀態(tài)，滲透劑流失較大，為了達(dá)到較好的滲透效果，提高檢出率，需要對豎立部位進(jìn)行滲透劑補(bǔ)噴，保持表面的全部潤濕。一般情況下，常溫時(shí)滲透時(shí)間為8～10 min，在3～15 ℃時(shí)應(yīng)根據(jù)溫度適當(dāng)增加滲透時(shí)間。去除多余的滲透劑時(shí)用蘸有清洗劑的紙擦拭，隨后進(jìn)行顯像。使用的顯像劑為溶劑懸浮型顯像劑，噴涂顯像劑時(shí)，噴嘴離箱體受檢表面300～400 mm，噴涂得薄而均勻即可。在15～50 ℃范圍內(nèi)，顯像時(shí)間為7～10 min。

4 驗(yàn)收過程

顯像時(shí)間結(jié)束后，必須立即對受檢表面進(jìn)行觀察和記錄，否則回滲的滲透劑會(huì)在表面不斷擴(kuò)散，使顯示的尺寸過于放大，影響評定結(jié)果。觀察到受檢表面有2處顯示，如圖2所示。一處為兩根近似平行的線性顯示，長度分別是21 mm和9 mm，另一處觀察到近似在一條延伸線的兩段線性顯示，經(jīng)測量，長度分別為6 mm和4 mm，間距為5.5 mm。根據(jù)EN 1371-1標(biāo)準(zhǔn)中對顯示類型的規(guī)定，間距小于其中一段顯示的長度，該處顯示應(yīng)評定為相關(guān)聯(lián)顯示AP，尺寸為15.5 mm。

EN 1371-1標(biāo)準(zhǔn)中LP3、AP3的極限值為單個(gè)顯示不超過6 mm，評定框中累計(jì)長度不超過10 mm，因此以上觀察到的顯示均不允許出現(xiàn)， 該齒輪箱需要進(jìn)行返修打磨。

(a) 線性顯示LP (b) 相關(guān)聯(lián)顯示AP圖2 受檢表面顯示

5 結(jié)語

目前，隨著我國軌道交通的快速發(fā)展，軌道裝備產(chǎn)業(yè)的出口規(guī)模逐步增大，越來越多的生產(chǎn)單位采用相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無損檢測的質(zhì)量驗(yàn)收。熟悉、理解并正確運(yùn)用相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品質(zhì)量的把關(guān)尤為重要，希望此文能起到對無損檢測人員幫助的作用。