CN103323304A

CN103323304A - 用于热损伤巴克豪森检测灵敏度校验的标准试样制作方法

Info

Publication number: CN103323304A
Application number: CN2013101940823A
Authority: CN
Inventors: 王树志; 乔海燕; 任学冬; 葛子亮; 赵梦; 叶冠霆
Original assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Current assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明属于无损检测技术，涉及一种用于巴克豪森检测灵敏度试验的烧伤试样制作方法。本发明采用激光瞬间加热的方法制作不同程度的热损伤缺陷，且烧伤程度可控，操作简便；所制作热损伤缺陷可分级制作，一般分为三个级别热损伤，即轻微过回火烧伤，严重过回火烧伤以及淬火烧伤，因此对于磨削烧伤缺陷具有很好的代表性。本发明能成功获得具有不同烧伤级别的热损伤缺陷的试样，试样热损伤缺陷的尺寸、形状、位置均能够按照试验要求确定，制作过程容易控制，其特别适用于巴克豪森检测中设备灵敏度的校验和检测灵敏度的验证，也可推广应用于巴克豪森检测验收标准的制定，为热损伤缺陷的评判提供依据。

Description

用于热损伤巴克豪森检测灵敏度校验的标准试样制作方法

技术领域

本发明属于无损检测技术，涉及一种用于巴克豪森检测灵敏度试验的烧伤试样制作方法。

背景技术

铁磁性零件在进行磨削加工时，由于磨削工艺处理不当极易造成表面烧伤缺陷产生，烧伤缺陷会造成零件提前失效或者疲劳寿命的降低，因此需要对烧伤缺陷进行检测。传统方法一般采用酸浸蚀检测方法，但该方法是一种有损检测方法，且会造成环境污染以及检测结果容易因检测人员主观判断造成漏检。目前，一种新的无损检测方法即巴克豪森噪声检测法的出现解决了磨削烧伤无损检测的问题，该检测方法具有无损，操作简单，检测速度快等优点，特别是在检测镀铬层下磨削烧伤时，该方法是目前唯一可以隔着镀层检测基体烧伤的方法。

由于巴克豪森检测法作为一种新技术，还未曾全面应用，主要是因为还没有相关标准规范和校准试块，特别是各工厂在开展巴克豪森磨削烧伤检测时没有相关的灵敏度校准试块，无法校验设备。而采用磨削的方法制作烧伤也比较困难，无法控制，一般情况很难做出烧伤缺陷，且烧伤的程度无法控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种能对巴克豪森检测设备进行校验并且能够进行烧伤缺陷级别进行判定的用于热损伤巴克豪森检测灵敏度校验的标准试样制作方法。

本发明的技术解决方案是，试样制作方法采用以下的步骤：

（一）、选取与待检工件材质和热处理状态相同的长条状金属板块，长条状金属板块厚度不小于12mm，长条状金属板块的取样采用线切割或车铣加工方式，长条状金属板块长度方向与扎制方向一致，然后人工抛光，在长条状金属板块一面进行吹砂处理，吹砂工艺参数为：粒度100目，压力0.4--0.6Mpa，距离250--300mm，吹砂磨料为氧化铝；

（二）、对长条状金属板块进行激光烧伤，光斑宽度范围为7--12mm之间，激光功率从0开始逐渐增加，直到试样表面有烧伤的痕迹记下此时功率值P1；而后继续增加激光功率值直到试样表面刚刚出现重熔现象，记下此时的功率值P2；重新选择一块同等试样，从功率P1开始烧伤，每次增加的量值不大于（P2--P1）×20%，直到功率P2为止；

（三）、巴克豪森通用探头扫描，扫描方向垂直于烧伤斑方向，磁化方向平行于烧伤斑方向，热损伤的扫描波形分为单峰波形和双峰波形，选取幅值与基准值比值为1.2--2.0的单峰波形作为轻微烧伤，选取幅值最大的单峰波形作为严重过回火烧伤，选取双峰波形且波谷与无烧伤部位的信号基准值接近的波形作为淬火烧伤；

（四）、对选取的各级别烧伤波形采用酸浸蚀的方法进行验证，轻微过回火烧伤颜色为深灰色，严重过回火烧伤酸浸蚀颜色为深黑色，淬火烧伤酸浸蚀颜色为中间白亮色两边呈黑灰色分布，标准的烧伤试样制作完成。

所述的对长条状金属板块进行激光烧伤的设备，要求光斑形状为圆形，能量分布成正态分布，光斑大小和扫描速度可控。

所述的长条状金属板块表面进行镀铬时，在步骤（三）制作完成三个级别的烧伤斑缺陷后，进行长条状金属板块的镀铬。

本发明具有的优点和有益效果是：

1、本发明制作方法简单，制作的烧伤缺陷具有代表性。本发明采用激光瞬间加热的方法制作不同级别的烧伤缺陷，烧伤缺陷最近接近磨削烧伤。激光烧伤设备可直接采用激光焊接设备替代，激光焊接设备在工业领域较为常见，且操作简单，可直接设置激光器的功率值来获取不同级别烧伤缺陷，烧伤程度与激光功率值间的相关性较好。

2、制作过程易于控制，吹砂工艺固定后使表面反射率确定，激光能量的吸收率将会固定不变，此时激光功率和烧伤程度之间的关系是固定的，因此可任意制定不同级别的烧伤缺陷。另外，巴克豪森检测信号和酸浸蚀法。

3、在烧伤缺陷制作过程中，有多种控制手段可供采用：可通过巴克豪森检测仪器从轻微到严重方向扫描烧伤区域，通过单峰和双峰信号以及从轻微到严重的变化过程确定烧伤级别。可通过酸浸蚀检测法不同烧伤区域的颜色情况来确定烧伤的严重程度。另外可通过观察金相组织的相变温度确定烧伤区域的严重程度。

4、试样尺寸、形状可定制，烧伤缺陷的走向、位置和形状也可以定制。本发明利用线切割加工方式制作试样，可根据试验需要灵活制作不同尺寸、形状试样；烧伤缺陷在试样上的走向、位置和形状可满足巴克豪森检测的需要，也可应用于巴克豪森检测验收要求的制定。

本发明能成功获得了用于巴克豪森检测方法灵敏度校验的热损伤试样，其试样尺寸和形状以及热损伤区域的烧伤级别、形状和位置均可以根据要求控制，制作方法简单。该热损伤试样不但可以用于检测灵敏度和设备综合性能的校验，还可用于热损伤级别的评判，甚至可以用于热损伤检测的验收依据。本发明还可以用于金属材料烧伤的涡流检测方法的标样的制作，例如铝合金或钛合金等表面热损伤试样的制作。另外本发明也可用于常规酸浸蚀检测法的标准试样的制作，对烧伤部位的酸浸蚀检测颜色更接近实际烧伤情况，利用检测过程中的比对。本发明采用激光瞬间加热的方法制作不同程度的热损伤缺陷，且烧伤程度可控，操作简便；所制作热损伤缺陷可分级制作，一般分为三个级别热损伤，即轻微过回火烧伤，严重过回火烧伤以及淬火烧伤，因此对于磨削烧伤缺陷具有很好的代表性。

附图说明

图1是本发明长条状金属板块不同烧伤级别烧伤波形选取示意图；

图2是实施例一的长条状金属板块不同烧伤级别烧伤波形图；

图3是实施例二中试样1的不同烧伤级别烧伤波形图；

图4是实施例二中试样2的不同烧伤级别烧伤波形图。

具体实施方式

试样制作方法采用以下的步骤：

（一）、选取与待检工件材质和热处理状态相同、厚度不小于12mm的长条状金属板块，金属板块的取样可采用线切割或车铣等加工方式，板块长度方向应与扎制方向一致，然后人工抛光，在金属板块一面进行吹砂处理，各个试样的吹砂工艺参数应该相同，推荐参数：粒度100目，压力0.4-0.6Mpa，距离250-300mm，磨料为氧化铝；

（二）、激光烧伤设备可选用激光焊接设备，额定功率不小于2000W，要求光斑形状为圆形，能量分布成正态分布，光斑大小和扫描速度可控；

（三）、光斑直径范围一般为7-12mm之间。激光功率从0开始逐渐增加，直到试样表面有烧伤的痕迹记下此时功率值P1。而后继续增加激光功率值直到试样表面刚刚出现重熔现象，记下此时的功率值P2。重新选择一块同等试样，从功率P1开始烧伤，每次增加的量值不大于（P2-P1）×20%，直到功率P2为止；

（四）、巴克豪森通用探头扫描，扫描方向垂直于烧伤斑方向，磁化方向平行于烧伤斑方向。热损伤的扫描波形分为单峰波形和双峰波形，选取幅值与基准值比值为大于1.2且小于2.0的单峰波形作为轻微烧伤（如图1中的波形a），选取幅值最大的单峰波形作为严重过回火烧伤（如图1中的波形b），选取双峰波形且波谷与基准值接近的波形作为淬火烧伤（如图1中的波形c）；

（五）、对选取的各级别烧伤波形采用酸浸蚀的方法进行验证，轻微过回火烧伤颜色为深灰色，严重过回火烧伤酸浸蚀颜色为深黑色，淬火烧伤酸浸蚀颜色为中间白亮色两边呈黑灰色分布；

（六）、根据以上确定的三个级别的烧伤所对应的功率值，重新在新的试样上制作三个级别的烧伤斑缺陷，即标准的烧伤试样制作完成。

实施例一

按照标准烧伤试样的制作方法制作300M钢热损伤巴克豪森检测灵敏度校验标准试样，然后通过酸浸蚀检测，确定300M钢热损伤的程度和性质。

选取长方形方块，尺寸250mm×40mm×15mm，人工抛光后吹砂处理，使其表面具有一定的吸光功能且表面状态均匀。使用德国通快3000W激光焊接设备，为得到8mm直径的光斑需要调整离焦量为200mm，从0逐渐增加激光的功率直到表面出现烧伤痕迹，记录此时功率值为920W，继续增加功率直到出现重熔现象，记录此时功率值为2700W。另外选取一块一样的试样在上面制作烧伤斑，烧伤斑每次增加量δ≤（2700W-900W）×20%=360，因此可选择增加功率量小于360W，则总条数n≥（2700W-900W）/360W=5，因此可以选择总条数为8条，功率值为900W，1190W，1450W，1700W，2020W，2200W，2460W，2700W。按照确定好的功率值进行烧伤试样的制作，然后进行巴克豪森检测，扫描波形如图2所示，最后进行酸浸蚀检测。由巴克豪森检测波形图和酸浸蚀颜色可选择出三个级别的烧伤斑，即1190W，1700W和2460W，而当功率为1190W时酸浸蚀检查颜色变化不大，而巴克豪森法能够检测出，因此功率为1190W时的烧伤斑信号幅值也可以做为巴克豪森检测验收参考依据。

实施例二

按照标准烧伤试样的制作方法制作A-100钢热损伤巴克豪森检测灵敏度校验标准试样，然后通过酸浸蚀检测，确定A-100钢热损伤的程度和性质。

选取长方形方块，尺寸150mm×40mm×13mm，人工抛光后吹砂处理，使其表面具有一定的吸光功能且表面状态均匀。使用德国通快3000W激光焊接设备，为得到8mm直径的光斑需要调整离焦量为200mm，从0逐渐增加激光的功率直到表面出现烧伤痕迹，记录此时功率值为990W，继续增加功率直到出现重熔现象，记录此时功率值为2700W。另外选取一块一样的试样在上面制作烧伤斑，烧伤斑每次增加量δ≤（2700W-990W）×20%=340，因此可选择增加功率量要小于340W，则总条数n≥（2700W-990W）/340W=5，因此可以选择总条数为8条，功率值为990W，1250W，1560W，1800W，2100W，2320W，2540W，2700W。按照确定好的功率值重新选取试样1和试样2两块试样进行烧伤试样的制作，然后进行巴克豪森检测，试样1扫描波形如图3所示，试样2扫描波形如图4所示，按照要求选择1560W，1800W作为轻微和严重过回火烧伤，选择2100W和2540W作为轻微淬火烧伤和严重淬火烧伤。

Claims

1.一种用于热损伤巴克豪森检测灵敏度校验的标准试样制作方法，试样制作方法采用以下的步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于热损伤巴克豪森检测灵敏度校验的标准试样制作方法，其特征是，所述的对长条状金属板块进行激光烧伤的设备，要求光斑形状为圆形，能量分布成正态分布，光斑大小和扫描速度可控。

3.根据权利要求1所述的一种用于热损伤巴克豪森检测灵敏度校验的标准试样制作方法，其特征是，所述的长条状金属板块表面进行镀铬时，在步骤（三）制作完成三个级别的烧伤斑缺陷后，进行长条状金属板块的镀铬。