液力偶合器用铝合金材料的超声波检测

　　1　前言

　　ZA1Si9Mg铝硅合金,代号为ZL104,具有优良的力学性能,同时在大气和淡水中不易腐蚀、耐磨耐热、塑性、铸造性能和切削加工性能好、不易产生“咬死”现象。ZA1Si9Mg铝硅合金经过530℃淬火加上约10 h人工时效,布氏硬度可达110(5/250/30),抗拉强度σb可达270 MPa,

　　从环境保护方面考虑,铝硅合金具有如下优点:铝占地壳总量8.13%,是金属元素中蕴藏量丰富的元素,硅则占地壳总量为27.72%。在固体非金属元素中居第一位。铝在加工及提炼过程中较易实现清洁化生产,铝合金在使用过程中对人体及环境基本无害。相对钢而言,铝合金质量轻,回收率高,可循环再利用,是一种优良的绿色环保材料,被我公司广泛用于液力机械产品中的涡轮、泵轮、离合器等高速运转的部件,取代了以往的合金钢材料,既降低了成本又使整个液力机械产品减重15%～20%。

　　作为一种铸造金属材料,经过多年的应用,用户普遍反映良好。但是在一年前,因为外协件(即其他工厂根据我公司图纸,生产的铸造铝硅合金产品)铸造方面的原因,产生了缺陷,探伤检测时被发现而使该批铝轮报废。为了查明原因,有关专业人员对铝轮进行全面分析解剖,又做了化学成份分析、力学性能实验及金相分析。在化学成份方面,该批铝轮完全符合要求。现从超声波探伤及力学性能实验、金相分析等方面对液力偶合器铝轮铸造缺陷及其产生原因探讨。

　　2　超声波探伤

　　2.1　材料概况

　　ZA1Si9Mg合金是砂型铸造的铝硅合金,其成份:

　　Si:8.0%～10.5%　　Mg:0.17%～0.35%

　　Mn:0.2%～0.5% Fe:≤0.6%

　　杂质总量:≤1.1%

　　该合金是在约700℃条件下,由氩气保护真空精炼除氢浇注成型制锭。再经过660℃高温重熔钠盐变质使之晶粒细化,然后浇注成工件毛坯。由于成品铸铝件的形状及尺寸原因,大部分部位不宜用超声波检测,因此应当在工件上进行彻底检测,并且对可发现的缺陷进行定性和定量评定。

　　2.2　毛坯工件的检测

　　2.2.1　制作对比试块

　　由于没有现成的ZA1Si9Mg铝硅合金试块,随炉单铸一个同样材质没有铸造缺陷的试块。试块长125 mm、宽100 mm、厚30 mm,在中心位置铣一个 2深5 mm±0.2 mm的平底孔,该试块经抛光处理后表面粗糙度Ra=3.2μm。

　　2.2.2　工件毛坯的处理

　　工件毛坯上下表面基本平行,将它进行抛光处理,其表面粗糙度略低于对比试块。

　　2.2.3　UT检测设施　　使用汕头产CTS-260型超声波探伤仪。因为ZA1Si9Mg铝硅合金钠盐变质处理后,平均晶粒为80～110μm,用2.5 MHz及5 MHz探伤频率对比测试,决定采用2.5 MHz,晶片直径为 14 mm的纵波直探头。耦合机剂采用LJZ-2润滑油脂。