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        超音速火焰噴涂層的熒光滲透檢測(cè)

        2020-10-17 06:09:58王樹(shù)志劉廣華王本志高文博焦子千
        無(wú)損檢測(cè) 2020年10期
        關(guān)鍵詞:團(tuán)狀環(huán)帶點(diǎn)狀

        王樹(shù)志, 劉廣華, 王本志, 高文博, 焦子千

        (1.中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院 航空材料檢測(cè)與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料檢測(cè)與評(píng)價(jià)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100095;2.北京百慕航材高科股份有限公司,北京 100095)

        在國(guó)內(nèi),超音速火焰噴涂技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空高強(qiáng)度鋼和鈦合金的防護(hù)中,如:起落架、活塞桿、柱塞、艙門(mén)插銷(xiāo)、阻力板和鈦合金襟翼滑軌等零件表面的防護(hù)[1-2]。

        筆者以AerMet100鋼試樣表面碳化鎢涂層為熒光滲透檢測(cè)工藝試驗(yàn)對(duì)像。使用不同的涂層材料和磨削工藝制作出大量的表面缺陷,并進(jìn)行熒光滲透檢測(cè),然后對(duì)缺陷的熒光顯示結(jié)果進(jìn)行比對(duì),分析產(chǎn)生缺陷的原因。另外,對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)和分類(lèi),為火焰噴涂層熒光滲透檢測(cè)顯示的評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐和實(shí)際指導(dǎo),為起落架等關(guān)鍵件的質(zhì)量控制和飛機(jī)的安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持和保障。

        1 試驗(yàn)材料與方法

        試驗(yàn)材料選用AerMet100鋼,涂層選用Co基WC粉末(即鈷基碳化鎢粉末)。AerMet100鋼是我國(guó)自主研制的超高強(qiáng)度耐蝕鋼,用于起落架等高承力部件上[3],其主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。按照工藝流程對(duì)鋼制圓棒試樣進(jìn)行噴涂,然后按照磨削和拋光組合的方式進(jìn)行加工而獲得不同表面狀態(tài)火焰涂層的圓棒試樣;通過(guò)調(diào)整不同的磨削工藝,共得到40個(gè)圓棒試樣。最后,對(duì)不同的圓棒試樣進(jìn)行熒光滲透檢測(cè),滲透檢測(cè)工藝采用后乳化四級(jí)靈敏度,Ⅰ類(lèi)D法a型(即:親水后乳化型熒光滲透液+干粉顯像劑),工藝參數(shù)按照現(xiàn)場(chǎng)工藝規(guī)程執(zhí)行。記錄檢測(cè)結(jié)果并進(jìn)行比對(duì)分析,最終得到了不同缺陷的圖譜。

        表1 AerMet100鋼合金質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

        2 試驗(yàn)結(jié)果

        使用四級(jí)靈敏度后乳化滲透劑對(duì)40件試樣進(jìn)行檢測(cè),并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi),共分為1種正常檢測(cè)背景和5種異常情況。5種異常情況分別為磨削裂紋、大面積熒光背景、環(huán)帶熒光顯示、團(tuán)狀熒光顯示和點(diǎn)狀熒光顯示等5種。

        2.1 磨削裂紋熒光顯示

        試樣上發(fā)現(xiàn)的磨削裂紋的滲透檢測(cè)結(jié)果如圖1所示,其形貌特征呈網(wǎng)狀和平行線(xiàn)狀。端部容易出現(xiàn)線(xiàn)狀顯示,輕微的網(wǎng)狀裂紋只在裂紋交合處有顯示。對(duì)顯示處進(jìn)行擦拭后,滲透檢測(cè)結(jié)果如圖2所示,可見(jiàn)輕微的磨削裂紋擦試后幾乎沒(méi)有返滲,嚴(yán)重的磨削裂紋返滲比較明顯。重新顯像后,輕微的磨削裂紋只有部分出現(xiàn)顯示(見(jiàn)圖3)。

        圖1 試樣磨削裂紋熒光顯示

        圖2 擦拭后的試樣磨削裂紋熒光顯示

        圖3 重新顯像后的試樣磨削裂紋熒光顯示

        2.2 大面積背景顯示

        在部分試樣上發(fā)現(xiàn)整體表面出現(xiàn)嚴(yán)重的熒光背景(見(jiàn)圖4)。擦拭后返滲不明顯(見(jiàn)圖5),但重新顯像后背景重現(xiàn)(見(jiàn)圖6)。而該現(xiàn)象在實(shí)際制件的熒光滲透檢測(cè)過(guò)程中也會(huì)時(shí)常出現(xiàn),有的經(jīng)過(guò)擦拭后更是返滲明顯。

        圖4 試樣大面積熒光背景顯示

        圖5 擦拭后試樣大面積熒光背景顯示

        圖6 重新顯像后試樣大面積熒光背景顯示

        2.3 環(huán)帶熒光顯示

        試樣典型環(huán)帶熒光顯示及其擦拭后和重新顯像后的結(jié)果如圖7~9所示,可見(jiàn)其特征是整個(gè)背景下出現(xiàn)了周向的環(huán)帶狀顯示,擦拭后返滲非常明顯,重新顯像后顯示進(jìn)一步得到加強(qiáng)。該類(lèi)熒光顯示特征明顯、對(duì)比度也比較高,評(píng)判較容易;但應(yīng)注意,該顯示容易在大面積磨削裂紋或者環(huán)帶中摻雜著磨削裂紋的情況下出現(xiàn)。

        圖7 試樣環(huán)帶熒光顯示

        圖8 擦拭后試樣環(huán)帶熒光顯示

        圖9 重新顯像后試樣環(huán)帶熒光顯示

        2.4 團(tuán)狀熒光顯示

        試樣典型團(tuán)狀熒光顯示及其擦拭后和重新顯像后的結(jié)果如圖10~12所示,其特征是在較好的熒光背景下出現(xiàn)了團(tuán)狀的顯示,擦拭后返滲明顯,重新顯像后顯示進(jìn)一步得到加強(qiáng)。該類(lèi)熒光顯示比較明顯,對(duì)比度較高,評(píng)判難度較低。

        圖10 試樣團(tuán)狀熒光顯示

        2.5 點(diǎn)狀熒光顯示

        試樣典型點(diǎn)狀熒光顯示及其擦拭后和重新顯像后的結(jié)果如圖13~15所示,其特征是在整個(gè)背景下出現(xiàn)了離散狀點(diǎn)狀的顯示,擦拭后返滲不明顯,重新顯像后顯示進(jìn)一步得到加強(qiáng)。該類(lèi)熒光顯示分布面積廣且較為均勻,對(duì)比度不高,評(píng)判難度較大,應(yīng)該引起檢驗(yàn)人員的高度重視。

        圖11 擦拭后試樣團(tuán)狀熒光顯示

        圖12 重新顯像后試樣團(tuán)狀熒光顯示

        圖13 試樣點(diǎn)狀熒光顯示

        圖14 擦拭后試樣點(diǎn)狀熒光顯示

        圖15 重新顯像后試樣點(diǎn)狀熒光顯示

        3 結(jié)果分析

        以上試驗(yàn)結(jié)果表明,AerMet100鋼制件表面碳化鎢涂層經(jīng)過(guò)磨削后進(jìn)行熒光滲透檢測(cè),容易出現(xiàn)由于磨削工藝控制不當(dāng)而引起的缺陷顯示。

        其中磨削裂紋是最為常見(jiàn)的缺陷,缺陷特征比較明顯,易于評(píng)價(jià),但應(yīng)注意輕微的磨削裂紋要結(jié)合整體的背景來(lái)進(jìn)行整體評(píng)價(jià),不要輕易使用擦拭方法,否則很容易將缺陷擦掉而沒(méi)有返滲現(xiàn)象。

        對(duì)于大面積的熒光背景,已經(jīng)不具備滲透檢測(cè)條件,建議按照制造工藝要求重新處理表面,再進(jìn)行滲透檢測(cè),直到背景合格為止。

        對(duì)于點(diǎn)狀顯示,應(yīng)注意輕微的點(diǎn)狀顯示,要結(jié)合整體的背景整體評(píng)價(jià),不要輕易使用擦拭的方法,否則很容易將缺陷擦掉而沒(méi)有返滲現(xiàn)象。

        對(duì)于條帶和團(tuán)狀的顯示,顯示比較明顯,熒光亮度較高,很容易分辨,可直接按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)判定。

        4 結(jié)語(yǔ)

        對(duì)AerMet100鋼制件表面碳化鎢涂層典型缺陷熒光顯示進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和分類(lèi),為熒光滲透檢測(cè)人員現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)提供了理論支持和實(shí)操依據(jù)。

        目前,很多驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)除了支持磨削裂紋以外,對(duì)于其他異常顯示并未進(jìn)行明確規(guī)定,因此要結(jié)合實(shí)際情況和研究數(shù)據(jù),由相關(guān)部門(mén)確定進(jìn)一步方案。

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