積屑瘤非相關熒光顯示的控制

在熒光滲透檢測中，常見的缺陷有裂紋、氣孔、夾雜、疏松、折疊、冷隔和分層等，這些缺陷稱為真實顯示，也稱作相關顯示。機械加工引起的表面粗糙或者刀痕顯示則稱為非相關顯示，其一般可在打磨、返修后去除。在驗收零件時，通常也不將這類顯示作為拒收的依據(jù)。

針對零件在機加工后，其圓角根部產(chǎn)生的積屑、積屑瘤等導致材料表面縫隙變得緊密，引起非相關熒光顯示，易造成缺陷漏檢的問題，中國航發(fā)西安航空發(fā)動機有限公司和長安大學的技術人員從機械加工工藝和熒光滲透檢測角度進行分析，找到了解決方法，避免了這類問題的產(chǎn)生。積屑瘤的產(chǎn)生某航空零件材料為AMS5613，碳含量最大為0.15%。材料硬度越低，塑性越好，產(chǎn)生積屑瘤的可能性越大。積屑瘤是積屑和碎屑擠壓產(chǎn)生的材料粘損，指在已經(jīng)機加工的表面上的少量沉積過剩金屬，一般是由機加工過程中夾入的切屑引起的。其具體為顆粒狀，外觀顯示為深灰、黑色或閃亮的白色（外觀顏色與光度有關），如圖1所示。圖1積屑瘤外觀顯示加工方法分析和試驗結果加工工藝該零件的加工工藝流程為：粗車加工→粗銑外型面→去毛刺→精車加工→精銑外型面→去毛刺→機械加工檢驗→清洗→熒光滲透檢測→入庫。筆者對以上工藝流程進行分析，發(fā)現(xiàn)積屑瘤易產(chǎn)生于精銑外型面的圓角根部。積屑瘤黏附在已加工表面，形成硬點和毛刺，增大了工件的表面粗糙度。積屑瘤的存在使刀具實際工作的前角增大，可減少切削變形和切削力，使切削變得輕快，有利于粗加工。從機械加工角度進行分析，精加工過程容易產(chǎn)生積屑瘤，原因是在精銑圓角根部時，切削液不易流入刀尖，不能很好地對刀具進行冷卻和潤滑，導致刀具的磨損加重。應采用潤滑性能很好的切削液對刀具進行充分潤滑和冷卻；其次，根據(jù)相關資料，增大刀具前角可以減少切屑與前刀面的摩擦，特別是在圓角根部切削力和切削熱比較集中的情況下，增大刀具的前角，可明顯減少積屑瘤的產(chǎn)生。降低或提高切削速度，可以使切削溫度低于或高于積屑瘤產(chǎn)生區(qū)域的溫度，也可控制積屑瘤的產(chǎn)生。熒光滲透檢測結果機加工后零件的圓角根部產(chǎn)生積屑瘤，導致零件的表面粗糙度大，在熒光滲透檢測時積屑瘤呈現(xiàn)微弱的點狀或者幾乎沒有顯示。利用擦拭技術，可以使缺陷中的滲透液很快地滲出到零件表面，形成明顯的熒光顯示。在全部滲透檢測過程完成之后，使用蘸有丙酮的軟毛刷對零件的缺陷顯示部分進行擦拭，一個方向上最多擦拭兩次。揮發(fā)性溶劑丙酮很容易把縫隙中的滲透液帶到零件表面，進而形成顯示。利用水洗型3級靈敏度滲透液對零件的圓角根部進行檢測，擦拭前后的顯示如圖2所示。圖2擦拭前后零件圓角根部的滲透檢測顯示(水洗型)積屑瘤形成后會受到材料的擠壓和拖拽，導致熒光滲透液不易進入也不易滲出，不能很好地形成痕跡顯示，極易造成漏檢。釆用高一級靈敏度的熒光滲透液對零件的圓角根部進行檢測，即用后乳化型4級靈敏度熒光滲透液(ID4)代替水洗型3級靈敏度熒光滲透液(IA3)，在未使用擦拭技術的情況下，圓角根部出現(xiàn)明顯的熒光顯示，如圖3所示。圖3

零件圓角根部的滲透檢測顯示(后乳化型)雖然高靈敏度的滲透液能有效地檢測出圓角根部的積屑瘤，但并不意味著在任何情況下都可選擇高靈敏度的檢測方法。例如對粗糙表面使用高靈敏度的滲透液會使清洗困難，造成背景過深，甚至造成虛假顯示，達不到檢測的目的，且檢測費用也高。因此，檢測人員需綜合考慮靈敏度需求與檢測成本來確定合適的檢測技術。檢測分析檢測流程采用水洗型3級(IA3)熒光滲透液對圓角根部進行熒光滲透檢測，并對出現(xiàn)積屑瘤的零件進行反復檢測驗證。檢測流程如下：(1)預清洗用水基清洗劑（型號為ARDROX6333A，濃度為5%~10%）噴洗零件120秒；然后用自來水沖洗90秒；再用壓縮空氣吹去表面積水后，將零件放入110℃的烘箱內(nèi)，干燥30分鐘。(2)滲透將干燥后的零件冷卻至10~52℃，然后浸入SHERWINHM-604型(水洗型3級)熒光滲透液中15分鐘，再滴落15分鐘。(3)水洗采用水噴槍沖洗零件，水溫為10~38℃，水壓不大于0.27MPa。(4)手工清洗采用與步驟3相同的參數(shù)，在紫外燈下去除零件表面多余的熒光滲透液。(5)干燥采用壓力不大于0.17MPa的壓縮空氣吹去零件表面的多余水分，然后將零件放入熱循環(huán)空氣的烘干箱中進行干燥，烘干溫度為62℃，干燥時間為15分鐘。(6)顯像在噴粉柜里通過爆粉的方式施加顯像粉，顯像停留時間為15分鐘，停留時間結束后，吹去表面多余的顯像粉，壓力小于0.034MPa。(7)檢測在暗室黑光下進行檢測，零件表面的黑光照度不小于1200μW/cm2，采用擦拭技術對顯示區(qū)域進行擦拭。檢測分析溶劑噴淋清洗適用于表面平整的工件，但對孔、凹槽等清洗效果不理想。因此，試驗采用超聲波浸洗試件，利用超聲波的空化作用在工件周圍形成巨大的沖擊，使工件表面及縫隙中的污垢迅速剝落，達到清洗工件表面的目的。對經(jīng)超聲波浸洗后的零件進行滲透檢測，其積屑瘤顯示更明顯，如圖4所示。圖4超聲波清洗前后積屑瘤的熒光顯示熒光滲透檢測前的預處理對檢測結果至關重要。超聲波應用的有效性和安全性受許多因素影響，應對這些因素進行評估和控制。超聲系統(tǒng)的設計應滿足零件的具體要求，超聲發(fā)生器的頻率，零件的夾具，零件的材料、形狀、尺寸、數(shù)量及清洗劑的溫度、濃度等都會對清洗效果產(chǎn)生影響。超聲波清洗系統(tǒng)的參數(shù)如下：槽液為ARDROX6333A型水基清洗劑，濃度5%~10%，溫度(50±5)℃，時間5~10分鐘，超聲波頻率28kHz。對零件進行超聲清洗時，檢測人員應控制超聲的空化和共振，確保零件清洗充分而不被損壞。影響空化效果的因素如下：1低頻超聲波的空化效應更強，能量更大，清洗效果更好，但對零件損傷也更大；高頻超聲波的空化效應較弱，清洗效果較差，但對零件的損傷較小。超聲波清洗零件的最低頻率為19kHz。2試驗應設定并控制最高和最低的操作溫度，因為隨溫度的升高空化性降低，所以超聲清洗效果不明顯。超聲清洗溫度應低于77℃。3零件應懸浮在清洗槽中，避免與槽體或換能器表面發(fā)生金屬對金屬的接觸，以減少零件共振受損的風險。4應制定最低和最高的清洗劑濃度，清洗劑濃度增大會導致空化現(xiàn)象降低。5應控制槽內(nèi)同一時間清洗的零件形狀、尺寸和數(shù)量，槽內(nèi)一次清洗的零件數(shù)量越多，空化效應越弱，且應盡量減少零件間的相互接觸。6清洗材料較軟的零件時，由于鋁箔容易受到空蝕破壞，可以先在溶液中懸掛鋁箔來評估超聲能量的損壞性和均勻性。經(jīng)過試驗筆者建議：當暗區(qū)環(huán)境白光強度小于20lx時，零件表面最低黑光燈照度為50μW/cm2；當暗區(qū)環(huán)境白光在20~100lx時，零件表面最低黑光燈照度為100μW/cm2，且每月采用高一級靈敏度的