熒光滲透檢測出鈦合金零件表面黃色銹斑的控制方法

周嘉梁，唐建朝

(中航動力股份有限公司無損檢測中心， 西安 710021)

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熒光滲透檢測出鈦合金零件表面黃色銹斑的控制方法

周嘉梁，唐建朝

(中航動力股份有限公司無損檢測中心， 西安 710021)

通過對實際檢測案例的分析，找出某鈦合金零件熒光滲透檢測時零件表面發(fā)生黃色銹斑的原因，并采取了相關(guān)處理措施，及時避免了該類問題的再次發(fā)生。

熒光滲透檢測；表面狀態(tài)；鈦合金零件

熒光滲透檢測是檢測金屬和非金屬零件表面開口缺陷的常規(guī)無損檢測方法[1],已廣泛應用于航空發(fā)動機零件的生產(chǎn)制造中。

在實際檢測中，由于工序處理不當或檢測物質(zhì)殘留于零件表面，會造成零件表面產(chǎn)生變化甚至影響后續(xù)工序的進行。因此,找出這些變化發(fā)生的原因，采取有效措施控制這類情況的出現(xiàn)，是熒光滲透檢測過程中急需解決的一個問題。

1　熒光滲透檢測原理

熒光滲透檢測是以毛細作用原理為基礎(chǔ),將熒光滲透液施加于工件表面，經(jīng)過滲透、去除、顯像等工序后，使熒光滲透液在缺陷部位形成顯示的一種表面缺陷檢測方法[2]。

工件在滲透檢測過程中，要與溶劑清洗劑、熒光滲透液、水、乳化劑、顯像劑直接接觸,同時還需要在烘干箱中干燥等；因此，要求檢測材料必須無腐蝕性，且其中硫、鈉及鹵族元素必須控制在標準要求的含量范圍內(nèi)。

2　表面黃色銹斑的產(chǎn)生

圖1　零件表面的黃色斑點外觀

某鈦合金零件在熒光滲透檢測后，在白光下觀察發(fā)現(xiàn)工件表面出現(xiàn)了許多黃色的斑點(見圖1中標記部位)。

該零件表面是由噴丸表面和車加工區(qū)域(M區(qū)域，見圖2)組成；這道熒光滲透檢測工序是對工件的M區(qū)域進行檢測，零件其余表面均為噴丸表面，出現(xiàn)斑點的位置均位于噴丸表面。初步判斷,這些黃色斑點是由于熒光滲透檢測后殘留物質(zhì)沒有清除干凈造成的。

圖2　零件結(jié)構(gòu)示意

對這些出現(xiàn)黃色斑點的零件進行如下處理：① 采用自來水沖洗，黃色斑點依然存在；② 采用煤油擦拭零件表面斑點部位，無法去除。

經(jīng)材料檢測部門分析這些斑點的成分，得出這些斑點是由于腐蝕造成的銹點。

3　分析方法和結(jié)果

3.1加工工藝

該零件由鈦合金加工而成，其加工工藝流程為：機加工→熒光滲透檢測所有表面→噴丸所有表面→車止口→熒光滲透檢驗止口(圖2所示M區(qū)域)→入庫。

對以上工藝流程進行分析可看出:第一次進行熒光滲透檢測時，檢測區(qū)域為零件所有表面，當時零件表面沒有出現(xiàn)黃色銹蝕；第二次熒光滲透檢測位于噴丸工序后，檢測區(qū)域為零件止口部位(圖2所示M區(qū)域)。兩次熒光滲透檢測均采用完全相同的工藝，此時在零件表面出現(xiàn)了黃色銹蝕。由此推斷，后續(xù)試驗分析應從驗證銹點產(chǎn)生、噴丸處理以及熒光滲透檢測之間的關(guān)系入手。3.2噴丸處理工藝

該零件在加工為成品后，對整個表面進行噴丸處理。

噴丸處理也稱噴丸強化，是提高零件疲勞壽命的有效方法之一。噴丸處理被廣泛用于提高長期服役于高應力工況下的金屬零件，如飛機引擎壓縮機葉片、機身結(jié)構(gòu)件、汽車傳動系統(tǒng)等零件。

噴丸處理是在一個完全控制的狀態(tài)下，將無數(shù)小圓形丸(例如：鑄鋼丸、塑料丸、玻璃丸、鐵丸等)高速且連續(xù)噴射，捶打到零件表面上，在零件表面形成一個殘余壓應力層；最終，零件在壓應力層的保護下，極大程度地改善了零件表面的抗疲勞強度，延長了零件的安全工作壽命。3.3原因分析與熒光滲透檢測之前的零件表面狀態(tài)比較，零件進行熒光滲透檢測之后，在噴丸區(qū)域的表面明顯存在銹點，且顯示呈現(xiàn)圓周方向,因此這些銹點是在熒光滲透檢驗過程中產(chǎn)生的。熒光滲透檢測采用的材料(包括溶劑清洗劑、熒光滲透液和乳化劑)都是無腐蝕性的，而鈦合金零件本身也不會生銹。

為了找出原因，從零件預清洗工序開始，仔細觀察銹點產(chǎn)生的過程。

對這些出現(xiàn)黃色斑點的零件進行如下處理:該鈦合金零件熒光滲透檢測流程為：預清洗→滲透→去除(乳化和水洗)→干燥→顯像→檢驗[3]。具體操作步驟如下：

(1) 預清洗：用體積分數(shù)10%的水基清洗劑ARDROX 6333A浸泡清洗120 s；然后用自來水沖洗90 s;再用壓縮空氣吹去表面積水后，將零件放入120 ℃烘箱內(nèi)干燥30 min,此時零件表面無油污殘留。觀察零件表面，發(fā)現(xiàn)零件噴丸表面出現(xiàn)了少量黃色銹點。

(2) 滲透：將干燥后的零件冷卻至40 ℃以下，然后浸入SHERWIN RC-77熒光滲透液中15 min，再滴落15 min。

(3) 預水洗：采用水噴槍沖洗零件，水溫10～38 ℃，水壓不超過0.27 MPa。

(4) 乳化：乳化劑SHERWIN ER-83A,乳化劑濃度6%～8%，乳化時間不大于2 min。

(5) 清洗：采用與工步(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。

(6) 干燥：采用壓力不大于0.17 MPa的壓縮空氣吹去零件表面的多余水分，然后將零件放入烘干箱中進行干燥，烘干溫度為62 ℃。

零件干燥后，在白光下對其進行觀察，發(fā)現(xiàn)零件表面噴丸區(qū)域出現(xiàn)了更多的銹點。

3.4試驗結(jié)果對以上試驗過程進行分析可知:該零件在進行預清洗工序時，接觸到了清洗劑和水，且進行了高溫烘干；此時，在零件表面已經(jīng)開始出現(xiàn)銹點。

該零件進行噴丸處理時采用的是鐵丸。噴丸處理后，若對零件清理不徹底，在零件表面就會殘留少量鐵基物質(zhì)，從而導致零件表面熒光滲透檢測之后產(chǎn)生銹點，形成黃色銹蝕現(xiàn)象。

因此，要徹底消除這類零件表面產(chǎn)生銹蝕的現(xiàn)象，必須改進噴丸工藝，避免鐵基物質(zhì)在零件表面的殘留。

4　預防與補救措施

(1) 對于已產(chǎn)生銹點的零件，由主制造車間對其進行二次補充噴丸處理，使得零件表面黃色斑點完全去除干凈。

(2) 將試驗結(jié)果與表面處理車間溝通，并共同確認結(jié)果后，車間對噴丸工藝進行了改進，銹點現(xiàn)象沒有再次發(fā)生。

5　結(jié)語

通過試驗證明，該鈦合金零件表面熒光滲透檢測后出現(xiàn)的黃色銹斑是由于噴丸工藝處理不當、殘留的鐵基物質(zhì)形成的。

通過選擇合適的噴丸材料及改進噴丸工藝，可以避免該類情況的發(fā)生。此方法能及時解決熒光滲透檢測中出現(xiàn)的類似問題，對零件生產(chǎn)和后續(xù)工序的正常進行具有重大意義。

[1]唐建朝，周嘉梁.某發(fā)動機葉片拋修裂紋熒光滲透檢測分析[J].無損檢測，2014,36(3)：72-74.

[2]林猷文，任學東.滲透檢測[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004:1-4.

[3]HB/Z 61-1998滲透檢驗[S].

The Controlling Method of the Surface Yellow Rusty Spots on Fluorescent Penetrant Inspection of Titanium Alloy Parts

ZHOU Jia-liang, TANG Jian-chao

(NDT Center of AVIC Aviation-Engine Co., PLC-XAE, Xi′an 710021, China)

In this article, we conducted experimental analysis on existing inspected cases and found out the causes that led to yellow rusty spots appearance of the titanium alloy parts surface; meanwhile some actions were taken immediately so that the phenomenon no more occured while doing fluorescent penetrant inspection.

Fluorescent penetrant inspection; Surface state; Titanium alloy part

2016-01-12

周嘉梁(1969-),女,高級工程師,主要從事航空發(fā)動機零部件的滲透檢測工作。

唐建朝(1986-),男,工程師,主要從事航空發(fā)動機零部件的滲透檢測工作,E-mail: tjctongch@163.com。

10.11973/wsjc201609016

TG115.28

B

1000-6656(2016)09-0061-03