紧固件螺栓螺纹是否有缺陷,看看那种测试技术更好?

紧固件螺栓

下面是通过对疲劳试验后的螺栓螺纹部位进行渗透检测、磁粉检测及涡流检测试验,对比其工艺过程及检测灵敏度,以期获得更适于螺栓螺纹部位的检测手段。

1、渗透检测

渗透检测是一种以毛细管作用原理为基础的检查非多孔型材料表面开口缺陷的无损检测技术。工作原理是将含有染料的渗透液施加在待检试件表面上并且在毛细管作用下渗透到表面开口缺陷中然后去除表面上多余的渗透液干燥后施加显像剂渗透到缺陷中的渗透液会在毛细管现象的作用下回渗到工件表面形成放大了的显示依据缺陷显示来进行工件表面开口缺陷的质量评定。以下简述检测过程。

(1)检测试验材料:选择经过疲劳试验的4个有缺陷的18CrNi4WA材质螺栓分别编号为1#、2#、3#、4#。

(2)渗透检测系统:溶剂去除型着色渗透法——溶剂悬浮显像剂。

(3)渗透检测过程为预清洗——施加渗透剂——去除渗透剂——显像。

预清洗:使用清洗剂将4个试验螺栓螺纹部位的油污彻底去除掉清洗完毕后彻底干燥为接下来的工艺过程做准备。由于试验用螺栓螺纹间距非常小清洗剂的清洗效果可能不是很好,因此清洗时间可以适当延长,以确保螺纹处或开口缺陷处的油污及其他污染物彻底清洗干净保证渗透检测效果。

施加渗透剂:将渗透剂均匀地喷涂在螺纹部位,螺纹部位应被渗透液完全润湿。渗透时间最少20min以保证小的疲劳裂纹有较好的渗入效果整个渗透过程要保证渗透液在受检表面保持润湿状态。

去除渗透剂:去除渗透剂是渗透检测关键步骤,清洗不足会造成过度背景掩盖相关显示;过度清洗又可能把渗入到缺陷中的渗透液全部清洗掉导致渗透检测的失效。关于螺栓螺纹去除渗透剂的过程,首先用干净无绒毛的布去除过量的渗透剂然后用无屑纸折出一个有一定厚 度的角插到螺纹部位擦拭。螺纹部位要留有淡粉色的底色。

显像:试验螺栓采用喷罐式湿式溶剂型显像剂,施加显像剂之前一定要把喷罐摇晃3 ~5minn使沉降到罐底的粉末重新均匀分布于溶剂中。施加的显像剂在螺纹部位应形成一层均匀的薄膜,显像时间一般为5~10min。

(4)检测结果:4根试验螺栓只有1#和4#有缺陷显示(见图1、图2)。图1表面缺陷为点状和线状缺陷显示在第2个螺纹位置。根据经验实际缺陷可能是一条线状缺陷点线之间没有连接在一起可能是点线之间的缺陷中渗入的渗透剂在中间清洗时被清洗掉。图2缺陷显示在第2个螺纹位置为线状缺陷;线状缺陷右侧的面状显示应为渗透剂去除不够彻底造成的伪显示。2#和3#螺栓螺纹部位没有缺陷显示可能是渗透液去除不够彻底形成过度背景缺陷被掩盖。

2、磁粉检测

磁粉检测技术是将铁磁性材料或工件直接通以电流或置于磁场中使其磁化,在一定条件下缺陷处产生漏磁场将磁粉或磁悬液施加在工件表面上,缺陷处漏磁场将吸引磁粉形成磁粉堆积根据磁粉堆积的部位、形状和大小就可以判断缺陷的性质和大小

此次螺栓磁粉检测试验选用剩磁法。原因如:一方面连续法检测通电磁化的同时浇磁悬液,通电时间较长此时会有较多的磁粉吸附在间距很小的螺纹部位容易形成过度背景;剩磁法检测工件磁化完之后浇2 ~3遍磁悬液,充分润湿工件即可,此时螺纹部位不会产生过度背景磁痕较容易观察。另一方面,此次试验螺栓剩余磁感应强度大于0.8T、矫顽力大于1 kA/m因此可以使用剩磁法检测。

2.1检测工艺:

( 1)检测方法:剩磁法湿法荧光磁粉检测。

( 2)检测设备: CJW - 1000型螺栓磁粉探伤机。

(3)检测样品::4根经过疲劳试验后的螺栓试样。

(4)紫外线辐照度:2 600 μW /cm2。

( 5)荧光磁悬液浓度:0.1 mL/100 mL。

(6)进行灵敏度验证。

2.2磁粉检测过程

(1)将螺栓螺纹部位油污、杂质清除干净。

(2)开启探伤机充分搅拌磁悬液持续时间10min在浓度沉淀管中注入100 mL磁悬液静置40min然后读出沉淀管中磁粉的体积。

(3)紫外光辐射照度计置于螺纹部位验证紫外光强度。

(4)夹紧螺栓,关闭轴向磁化开启纵向磁化, 通电时间为0.25~1 s。

(5)停止磁化取下螺栓采用浇的方式向螺栓螺纹部位施加磁悬液浇2 ~3遍使螺纹部位得到充分的润湿。

(6)螺栓水平静置10 s(让螺纹部位残余磁悬液充分流走)在紫外光下观察磁痕显示。

(7)测量磁痕尺寸退磁。

2.3检测结果

4根试验螺栓只有1#和4#有缺陷显示,如图3、图4所示。图3有约8mm和12mm的线性显示在第2个螺纹位置图4中发现在第2个螺纹位置有约8mm的线性显示。2#和3#螺栓没有发现缺陷磁痕,可能是缺陷尺寸较小没有形成足够的漏磁场吸附磁粉堆积。

3、涡流检测

涡流检测原理是有交变电流通过的线圈接近导体,工件时交变电流产生的交变磁场使工件感生出涡电流。工件的性质及有无缺陷会影响到涡电流的相位及大小涡电流的变化反过来影响磁场使线圈的电压和阻抗发生变化通过测量线圈电压或阻抗的变化就可以分析工件有无缺陷。检测特点是检测线圈不需要接触工件无需耦合介质检测速度快。

3.1检测方式

采用多频涡流探伤仪对螺栓螺纹部位进行涡流检测。

3.2检测结果

( 1)涡流检测参数

磁化设备: TEDDY +A涡流探伤仪(见图5)。

探头:放置式专用螺栓螺纹检测探头(见图6)。

激励频率: 100 kHz ~ 500 kHz。

灵敏度调节:相同材质螺栓试块,螺纹部位有0.3 mm深度的人工裂纹。

(2)涡流检测结果

编号为1#、3#和4的螺栓螺纹部位涡流检测均有显示如图7 ~图9所示,图中左侧为0.3 Imm深度人工裂纹显示右侧为试验螺栓缺陷显示。

4、检测结论

对4个经过疲劳试验的螺栓螺纹部位分别进行了渗透磁粉及涡流试验。结果表明:1#、3#及4#螺栓均出现了缺陷显示其中1#和4#螺栓三种检测方法均有显示3#螺栓只在涡流检测下出现缺陷信号。

(1)渗透检测:检出点状和线状缺陷(见图1),实际应为线状缺陷(图3可以验证) ,未能显示完整缺陷形貌检测灵敏度较低;另外渗透检测工序较多一个螺栓的检测时间近30 min而且螺纹根部多余渗透液的去除非常困难,去除不彻底很容易造成过度背景降低灵敏度。

(2)磁粉检测:可以清晰看到1#和4#螺栓螺纹部位缺陷显示,但是2#和3#未显示缺陷磁痕,可能是缺陷尺寸较小没有形成足够的漏磁场吸附磁粉堆积。另外螺栓螺纹部位应使用剩磁法剩磁法要求螺栓矫顽力在1 kA/m、剩余磁场强度在0.8 T以上,因此部分螺栓不能用此方法检测。

(3)涡流检测:可以检测出上述两种方法检测不到的缺陷有很高的检出灵敏度不需要耦合介质,30 s可以完成检测效率高、速度快。涡流检测是以电信号来表征缺陷因此显示结果可以数字化然后存储、再现和数据比较易于实现自动化检测。

综上,螺栓螺纹部位涡流检测灵敏度相对较高、检测速度快可优先作为螺栓螺纹部位表面缺陷的检测方法。