滑動軸承多層金屬滑動軸承第4部分：軸承合金結(jié)合質(zhì)量的超聲波穿透法無損檢驗-編制說明

《滑動軸承 多層金屬滑動軸承 第4部分:合金厚度≥0.3mm的結(jié)合質(zhì)量超聲波穿透無損檢驗 》編制說明（征求意見稿）一、 工作簡況1任務(wù)來源本項目根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 “國標(biāo)委綜合[2015]52號”文件下達的《2015年第二批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃》 ，計劃編號 20151453-T-604，項目名稱“滑動軸承 多層金屬滑動軸承 第4部分：軸承合金結(jié)合質(zhì)量的超聲波穿透法無損檢驗”進行制定。 主要起草單位為：合肥波林新材料股份有限公司等，計劃應(yīng)完成時間為××××。2主要工作過程起草階段：計劃下達后，張樂山等人于2019年4月完成了征求意見稿（草案稿）及其編制說明。2019年5月17日，標(biāo)委會秘書處在合肥波林新材料股份有限公司組織各相關(guān)單位召開了標(biāo)準(zhǔn)工作組會議， 會上對草案稿全文進行了認真的討論， 并形成了修改決議， 會后由合肥波林新材料股份有限公司根據(jù)修改決議進行修改，并發(fā)全國滑標(biāo)委秘書處審核，審核通過后作為征求意見稿，面向全體委員及其他相關(guān)方發(fā)起意見征集工作。主要參加單位、工作組成員及其所做的工作本標(biāo)準(zhǔn)由合肥波林新材料股份有限公司、中機生產(chǎn)力促進中心等共同起草。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人員：鄭合靜、張樂山、方小亮。。。所做工作：2017.12起草單位討論制定工作方案（第一次合肥會議）起草標(biāo)準(zhǔn)初稿；2018.6第二次合肥會議，討論自動記錄測量機結(jié)構(gòu)方案（第二次合肥會議）完成了自動記錄測量機的機械部分工作圖紙設(shè)計；并與超聲波專業(yè)電子公司就自動記錄的可行性和具體方案進行了咨詢和交流溝通，達成了共識；▁根據(jù)2019.1杭州會議上初步征求意見后，正式起草“征求意見稿”并上報表委會；▁收集整理相關(guān)單位的試驗驗證數(shù)據(jù)資料，完成“試驗驗證工作報告”；▁根據(jù)反饋意見，在對征求意見稿進行修改的基礎(chǔ)上，完成“送審稿”的起草。二、 標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)與內(nèi)容編排上根據(jù) GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)1/10構(gòu)和編寫》規(guī)定進行。本標(biāo)準(zhǔn)在采用國際標(biāo)準(zhǔn)時按照GB/T20000.2-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第2部分：采用國際標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)則進行。在確定本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)時，以國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文獻為借鑒，綜合考慮了企業(yè)生產(chǎn)能力和用戶利益，以尋求最大的社會經(jīng)濟效益為目標(biāo)，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進性與合理性。本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中堅持“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主創(chuàng)新、適時推出、及時修訂、不斷完善”的原則，力爭將標(biāo)準(zhǔn)制定與技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場需求相結(jié)合，統(tǒng)籌推進。在確定本標(biāo)準(zhǔn)的主要性能指標(biāo)時，綜合考慮了生產(chǎn)企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求經(jīng)濟、社會效益最大化。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容見標(biāo)準(zhǔn)文本。三、 主要試驗（或驗證）情況相關(guān)參數(shù)的選擇1.1超聲波頻率 2.25~10MHz超聲波頻率在很大程度上決定了超聲波探傷的探測能力。頻率高時，波長短，聲束窄，擴張角小，能量集中，因而發(fā)現(xiàn)小缺陷能力強；同時，考慮到我們系采用軸承有效滑動面積全覆蓋掃查、缺陷表面與入射面平行性較好、受檢驗材料晶粒較小等特點，可以減小高頻率掃查空間小的缺點。選用2.25MHz~10MHz，可兼顧鑄件、鋼、鋁、銅及其它細晶粒材料、粉末材料和軋制材料的最大頻率范圍要求。1.2 聚焦探頭焦柱直徑≤ 4mm開始經(jīng)計算，聚焦探頭焦柱直徑初步定為 3~4mm；后來，采用晶片直徑最小為 12mm的普通探頭，對試驗軸瓦上結(jié)合正常區(qū)域和人工結(jié)合不良缺陷部位之透過波高度相比，Φ4~6mm的人工缺陷與結(jié)合正常區(qū)域基本無差異；Φ2~3mm的人工缺陷與結(jié)合正常區(qū)域差異不明顯。通過反復(fù)改進探頭試驗，最后將透過聲束直徑減小至4mm，探測上述試驗軸瓦上之Φ4mm人工缺陷時，螢光屏上透過波高度，由結(jié)合正常區(qū)域的50mm降至2.5~0mm（衰減≈2db），即降低為1/20以下。證明采用點聚焦直徑4mm的探頭，能夠滿足小缺陷探傷的要求。因此，將聚焦探頭焦徑定為4mm。1.3 對比試塊缺陷直徑 2mm之所以定為 2mm，系需要和可能的有機統(tǒng)一：探查再小的缺陷比較困難，也沒有必要。1.4 掃描速度≤100mm/s掃描速度過快，會減小發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。但過慢則會降低工作效率。不論反射法還是穿透法,掃描速度一般均不大于100mm/s.水浸超聲穿透法檢驗多層材料滑動軸承結(jié)合質(zhì)量的有效性驗證對采取上述相關(guān)參數(shù)的水浸超聲穿透法進行金屬多層材料滑動軸承結(jié)合質(zhì)量檢驗的有效性，已通過初期階段的實驗和后續(xù) 40多年來數(shù)家單位的生產(chǎn)實踐作了大量驗證。2/102.1初期階段的試驗驗證在此種探傷方法研究之初， 由原鐵道部戚墅堰機車車輛工藝研究所和戚墅堰機車車輛廠進行了大量試驗驗證工作。在從眾多 DF1、DF2機車10L207E、6L207E柴油機軸瓦的探查試驗中，先后共發(fā)現(xiàn)17片瓦存在35處缺陷。其中，邊沿軸瓦部位缺陷25處；中間部位缺陷10處。分別采取不同方法進行了驗證。邊沿部位 25處超探缺陷的驗證A 滲透探傷驗證由于滲透探傷對露出表面的缺陷具有極高的靈敏度，它可顯示出 1‰mm甚至更細的缺陷縫隙，故特別適于對容易穿透產(chǎn)品四周邊緣表靣的結(jié)合缺陷進行驗證?；诖?先后對經(jīng)穿透法超探發(fā)現(xiàn)的 17片鋼背鋁合金軸瓦存在的 25處缺陷，進行了整半圓端部滲透探傷復(fù)查，結(jié)果為：有14（82.4%）片瓦上的21（84%）處超探缺陷，得到螢光重復(fù)顯示;3片瓦上的4處超探缺陷，未得到螢光重復(fù)顯示；另外，在這些瓦端部上又新發(fā)現(xiàn) 30處超聲波未發(fā)現(xiàn)的缺陷。采用觧剖切片后金相檢驗法進一步復(fù)查針對以上未能完全重復(fù)的現(xiàn)象，從上述 17片瓦中，抽取了包括有 4處滲透檢驗未重復(fù)的3片瓦，進行觧剖切片金相檢驗， 以探尋被超聲波發(fā)現(xiàn)而滲透法卻未能發(fā)現(xiàn)的原因。結(jié)果如4處缺陷均得到證實。具體情況如下：a其中－片瓦鋼背與合金結(jié)合缺陷且已接近端部邊緣 ,缺陷大小也與超聲波探測結(jié)果相符； 但因縫隙未穿透至表靣，故之前的驗證中，螢光滲透劑未能滲入和顯現(xiàn)。由于縫隙太細，在金相顯微鏡放大 500倍下，方能從視場中明顯分辨，見圖 1照片。圖1 缺陷部位橫斷面 x500 （原鐵道部戚墅堰機車車輛工藝研究所提供）b另外兩片上三處缺陷作金相檢驗發(fā)現(xiàn)， 鋼背層內(nèi)呈現(xiàn)大片夾層 ,系原鋼材中的夾雜物在反復(fù)軋制過程中被碾展而形成,在金相顯微鏡放大100倍下可見，三處缺陷雖已非常接近邊緣，但并未穿透至表面，故首次驗證時也未能被螢光劑滲透和顯現(xiàn)。至此，17片瓦上端部內(nèi)倒角附近的 25處超探顯示結(jié)合缺陷，已全部得到驗證。刮開合金層解剖法查驗已被滲透證實的邊沿缺陷的深度對超聲波發(fā)現(xiàn)并首次驗證即得到滲透證實之靠近倒角部位的缺陷 2處，刮開后作二次滲透復(fù)查，再次得到清晰顯示， 并可觀察到缺陷縫隙自端部沿軸向往里延伸而超過軸瓦內(nèi)倒角3/102~3mm。這說明只要缺陷內(nèi)緣哪怕只超過倒角斜面范圍一點點，也一定能被這種超探方法發(fā)現(xiàn)。中間部位 10處超探缺陷的刮開合金層滲透檢驗驗證對4片瓦上，在超探發(fā)現(xiàn)之中間不同部位（即未受倒角斜面影響）的缺陷 10處，全部采取將合金層刮削為深及鋼背、寬 1~2mm的溝槽，然后作滲透檢驗，結(jié)果如下：這10處在軸瓦中間的超探缺陷，有 9處在刮開后的滲透探傷中得到驗證，缺陷大小及位置與超探結(jié)果基本吻合，其中僅有幾處小缺陷出現(xiàn) 3~5mm的位置偏差，應(yīng)為手工標(biāo)記誤差所致；另有－處約 Φ5mm的缺陷未顯示。分析認為，極有可能是屬于標(biāo)記位置誤差過大，造成刮削觧剖部位偏離實際位置所致。滲透探傷新發(fā)現(xiàn)之 30處邊緣缺陷的解剖驗證從中隨機刮開 5處的合金后，發(fā)現(xiàn)有 3處缺陷之縫隙，伸入端面僅 1mm左右；有 1處雖伸入約 3mm，但仍尚在軸瓦倒角范圍內(nèi)；還有 1處向中間刮進去約 1mm，即未見再次螢光顯示痕跡，而刮去合金的溝槽兩側(cè)則仍有螢光顯示。這說明30處滲透探傷新發(fā)現(xiàn)的邊緣缺陷，系由于分層縫隙自軸瓦端部邊緣伸入距離太短，未超過倒角寬度，均處于超聲波散射造成探測失準(zhǔn)的范圍內(nèi)所致。上述初期階段的集中試驗驗證說明：穿透法超聲波軸瓦探傷的準(zhǔn)確度是可信的；但同反射法一樣，不適于倒角斜面部位的探傷。2.2 后續(xù)生產(chǎn)過程中的抽査驗證該方法自上世紀(jì) 70年代末試驗成功以來，在多年的生產(chǎn)檢驗過程中，曾多次釆用實物觧剖方法對其反復(fù)驗證，發(fā)現(xiàn)被探出的廢品軸瓦，基本上存在三類缺陷。在此選出部分手工記錄和自動記錄的解剖照片，并稍加說明。手工記錄缺陷的解剖驗證由于沒有規(guī)定允許存在的缺陷分級，這些年來，一直是不管缺陷大小，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)統(tǒng)統(tǒng)作廢品處理。故對缺陷的手工記錄并不嚴(yán)格，只是畫出大體范圍。只有當(dāng)準(zhǔn)備解剖時，記錄才稍微仔細些。解剖時，一般挑選面積較大的缺陷，并盡可能準(zhǔn)確地定位聲強衰減最嚴(yán)重的部位，讓剖切面通過其中心。多次的解剖驗證，迄今還從未失敗過。從中發(fā)現(xiàn)的三類缺陷如下。鋼背與合金層分離這里從解剖實物照片中選取5張。從中可見，解剖后合金與鋼背分離部位均在探傷時標(biāo)出的缺陷范圍之內(nèi)。其中，圖2~圖4所示3片缺陷瓦，在探傷后有意通過儀噐“增益”旋鈕，得到缺陷區(qū)透過聲強的最大衰減范圍。從中可見，衰減分貝數(shù)越大，缺陷程度也越嚴(yán)重。4/10