一种铝合金铸件的原位涡流探伤

　　一种扁筒形铝合金铸件长3 m,宽300 mm,需要检验的前壁厚度12 mm,它的背面有多条加强筋,有200多件已经安装在设备上。在后来的生产过程中,发现一小部分这种铸件有表面裂纹,为此生产工艺中增加了渗透探伤一道工序。但已经安装到位的200多件也必须探伤,否则一旦有裂纹的铝铸件被使用,会发生重大事故。虽然把这些铝合金铸件都拆卸下来,检验之后重新安装是能够做到的,但工作量太大,所以决定原位探伤。原位检测的操作空间十分狭小,操作者只能钻进刚好能容纳一个人的3m多长的孔洞里进行检验,要扫查的铝合金铸件的表面是上述孔洞表面的一部分。虽然零件的形状比较复杂,但是需要扫查的表面并不复杂,是向内凹的圆柱面,长3 m,宽200 mm,曲率半径264 mm。

　　零件表面涂了油漆,不能用渗透法。用超声法检验这种铸件,得到的实验结果是衰减大而不均,杂草波幅度很高,显然超声法不适合检验这种铸件。相对来说,涡流法比较适合检测这种铸件的表面裂纹。第一,涡流法允许工件表面有油漆层。第二,不用耦合介质,工件表面不需要清洗,便于在狭小的空间内操作。第三,涡流法适合于要检测的缺陷,已经发现的这种铸件的裂纹都是起始于外表面的热裂纹,涡流法对于这种缺陷有很高的探测灵敏度。探伤条件对检测的不利之处在于:原位检测空间狭小,操作不方便。要检测的表面是未经过加工的铸造表面,不仅粗糙而且有许多麻坑,同时表面上还有油漆层,这无疑会降低探伤灵敏度。经过努力能清楚地发现0.5mm深、0.2mm宽、5mm长的电火花刻痕。要得到好的涡流探伤效果,必须有好的涡流探伤仪和探头,我们选爱德森(厦门)电子有限公司生产的EEC-39型涡流探伤仪和自制的点探头。EEC-39型仪器的优点是灵敏度高,但要自制探头比较困难,必须细心地查找与探头相适应的激励频率和增益等参数。一般规律是探头电感小激励频率要高些,反之探头电感大激励频率要低些。我们制做了两种探头,一种探头的磁芯是截面为10 mm×1 mm铁氧体薄片,另一种探头的磁芯是 1mm的铁氧体圆棒。实验结果是具有片状磁芯的探头灵敏度低,不能满足检测要求,最后选用了具有 1 mm圆棒磁芯的点式探头(以下简称点探头)。

　　图1是用EEC-39型涡流探伤仪和点探头检测0.5 mm、1 mm、1.5 mm和2 mm深的电火花刻痕得到的信号显示图形。从图1可以看出,伤的深度增加时,起初只有信号幅度增大,伤的深度进一步加深时,不仅信号幅度增加,相位也有变化。图2是四个自然伤的伤信号。比较图1和图2,可以看出,1#自然伤信号幅度相当于0.5 mm深人工伤,但相位与2.0深人工伤的相位相当。2#自然伤信号幅度略小于1.0 mm深人工伤,但相位与2.0深人工伤的相位相当。3#自然伤信号幅度大于0.5 mm但小于1.0 mm深的人工伤,但相位比2.0深人工伤的相位还大。4#自然伤信号幅度略小于1.0mm深的人工伤,但相位与2.0深人工伤的相位相当。图2的“8”字图形比图1的“8”字图形宽,这说明在探头扫查时,自然伤信号的相位变化大于人工伤信号的相位变化。