濟(jì)南章丘市協(xié)進(jìn)機(jī)械設(shè)備有限公司坐落在素有“鐵匠之稱(chēng)”的山東省章丘市，南鄰膠濟(jì)鐵路，北依青銀速，S242省路貫穿南北，交通貨運(yùn)十分便利。嚴(yán)重的呈環(huán)形分布，當(dāng)量變大能達(dá)到3mm，在進(jìn)一步加工時(shí)會(huì)造成外露夾雜。 優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品有：鍛件、碾環(huán)機(jī)、顆粒機(jī)、齒圈毛坯，加強(qiáng)圈，榨圈，齒輪，法蘭，鍛造飛輪齒圈、內(nèi)齒圈、研磨機(jī)齒圈、斜面錐度環(huán)等環(huán)

鍛件與鑄件超聲波探傷應(yīng)用技巧

   大型鑄鍛件在機(jī)床制造、汽車(chē)制造業(yè)、船舶、電站、工業(yè)、鋼鐵制造等領(lǐng)域具有重要的作用，作為十分重要的零部件，其具用大的體積與重量，其工藝與加工比較復(fù)雜。通常采用的工藝熔煉后鑄錠，進(jìn)行鍛造或重新熔化澆注成型，通過(guò)高頻加熱機(jī)獲得要求的形狀尺寸與技術(shù)要求，來(lái)滿足其服役條件的需要。這些鍛件噸位大、具有大直徑厚壁的特點(diǎn)，且上封頭、下封頭等鍛件形狀復(fù)雜，鍛造和成形難度大，各鍛件產(chǎn)品交貨重量和總體尺寸情況見(jiàn)表l。由于其加工工藝特點(diǎn)，對(duì)鑄鍛件的超聲波探傷也有一定的應(yīng)用技巧。

一、 鑄件超聲波探傷

由于鑄件晶粒粗大、透聲性差，信噪比低，所以探傷困難大，它是利用具有高頻聲能的聲束在鑄件內(nèi)部的傳播中,碰到內(nèi)部表面或缺陷時(shí)產(chǎn)生反射而發(fā)現(xiàn)缺陷。反射聲能的大小是內(nèi)表面或缺陷的指向性和性質(zhì)以及這種反射體的聲阻抗的函數(shù),因此可以應(yīng)用各種缺陷或內(nèi)表面反射的聲能來(lái)檢測(cè)缺陷的存在位置、壁厚或者表面下缺陷的深度。超聲檢測(cè)作為一種應(yīng)用比較廣泛的無(wú)損檢測(cè)手段,其主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在:檢測(cè)靈敏度高,可以探測(cè)細(xì)小的裂紋;具有大的穿透能力,可以探測(cè)厚截面鑄件。主變形方案分析由于本批次管板技術(shù)要求嚴(yán)格，而且截面大、高度低，心部極易產(chǎn)生片狀?yuàn)A雜缺陷，基于此主變形鐓拔階段采取寬砧強(qiáng)壓拔方法，大進(jìn)砧量、大壓下量進(jìn)行鍛造，充分打碎粗大組織，焊合孔洞性缺陷。其主要局限性在于:對(duì)于輪廓尺寸復(fù)雜和指向性不好的斷開(kāi)性缺陷的反射波形解釋困難;對(duì)于不合意的內(nèi)部結(jié)構(gòu),例如晶粒大小、組織結(jié)構(gòu)、多孔性、夾雜含量或細(xì)小的分散析出物等,同樣妨礙波形解釋;另外,檢測(cè)時(shí)需要參考標(biāo)準(zhǔn)試塊。

二、鍛件超聲波探傷

（一）鍛件加工及常見(jiàn)缺陷

鍛件是由熱態(tài)鋼錠經(jīng)鍛壓變形而成。鍛壓過(guò)程包括加熱、形變和冷卻。鍛件缺陷可分為鑄造缺陷、鍛造缺陷和熱處理缺陷。鑄造缺陷主要有：縮孔殘余、疏松、夾雜、裂紋等。鍛造缺陷主要有：折疊、白點(diǎn)、裂紋等。熱處理缺陷主要是裂紋。

縮孔殘余是鑄錠中的縮孔在鍛造時(shí)切頭量不足殘留下來(lái)的，多見(jiàn)于鍛件的端部。

疏松是鋼錠在凝固收縮時(shí)形成的不致密和孔穴，鍛造時(shí)因鍛造比不足而未全溶合，主要存在于鋼錠中心及頭部。 e

夾雜有內(nèi)在夾雜、外來(lái)非金屬夾雜和金屬夾雜。內(nèi)在夾雜主要集中于鋼錠中心及頭部。

裂紋有鑄造裂紋、鍛造裂紋和熱處理裂紋等。奧氏體鋼軸心晶間裂紋就是鑄造引起的裂紋。鍛造和熱處理不當(dāng)，會(huì)在鍛件表面或心部形成裂紋。

白點(diǎn)是鍛件含氫量較高，鍛后冷卻過(guò)快，鋼中溶解的氫來(lái)不及逸出，造成應(yīng)力過(guò)大引起的開(kāi)裂。白點(diǎn)主要集中于鍛件大截面中心。白點(diǎn)在鋼中總是成群出現(xiàn)。* x- H9 [:

（二）探傷方法概述

按探傷時(shí)間分類(lèi)，鍛件探傷可分為原材料探傷和制造過(guò)程中的探傷，產(chǎn)品檢驗(yàn)及在役檢驗(yàn)。

原材料探傷和制造過(guò)程中探傷的目的是及早發(fā)現(xiàn)缺陷，以便及時(shí)采取措施避免缺陷發(fā)展擴(kuò)大造成報(bào)廢。產(chǎn)品檢驗(yàn)的目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量。在役檢驗(yàn)的目的是監(jiān)督運(yùn)行后可能產(chǎn)生或發(fā)展的缺陷，主要是疲勞裂紋。      1．軸類(lèi)鍛件的探傷

軸類(lèi)鍛件的鍛造工藝主要是以拔長(zhǎng)為主，因而大部分缺陷的取向與軸線平行，此類(lèi)缺陷的探測(cè)以縱波直探頭從徑向探測(cè)效良好佳?？紤]到缺陷會(huì)有其它的分布及取向，因此軸類(lèi)鍛件探傷，還應(yīng)輔以直探頭軸向探測(cè)和斜探頭周向探測(cè)及軸向探測(cè)。

2．餅類(lèi)、碗類(lèi)鍛件的探傷

餅類(lèi)和碗類(lèi)鍛件的鍛造工藝主要以鐓粗為主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探頭在端面探測(cè)是檢出缺陷的良好方法。

3．筒類(lèi)鍛件的探傷

筒類(lèi)鍛件的鍛造工藝是先鐓粗，后沖孔，再滾壓。因此，缺陷的取向比軸類(lèi)鍛件和餅類(lèi)鍛件中的缺陷的取向復(fù)雜。但由于鑄錠中質(zhì)量最差的中心部分已被沖孔時(shí)去除，因而筒類(lèi)鍛件的質(zhì)量一般較好。對(duì)于較小的鍛件，考慮近場(chǎng)區(qū)和耦合損耗原因，一般采用小晶片探頭。其缺陷的主要取向仍與筒體外圓表面平行，所以筒類(lèi)鍛件的探傷仍以直探頭外圓面探測(cè)為主，但對(duì)于壁較厚的筒類(lèi)鍛件，須加用斜探頭探測(cè)。

（三）探測(cè)條件的選擇    

探頭的選擇

鍛件超聲波探傷時(shí)，主要使用縱波直探頭，晶片尺寸為Φ14～Φ28mm，常用Φ20mm。對(duì)于較小的鍛件，考慮近場(chǎng)區(qū)和耦合損耗原因，一般采用小晶片探頭。有時(shí)為了探測(cè)與探測(cè)面成一定傾角的缺陷，也可采用一定K值的斜探頭進(jìn)行探測(cè)。定襄鍛造業(yè)的發(fā)展具有悠久的歷史，世紀(jì)6off代，定襄鍛造業(yè)已初具規(guī)模，但也是家族式、作坊式的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，到80年代，法蘭鍛造業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始暢銷(xiāo)全國(guó)、遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)外，鍛造業(yè)前景廣闊，法蘭鍛造生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般迅速發(fā)展壯大。對(duì)于近距離缺陷，由于直探頭的盲區(qū)和近場(chǎng)區(qū)的影響，常采用雙晶直探頭探測(cè)。

鍛件的晶粒一般比較細(xì)小，因此可選用較高的探傷頻率，常用2.5～5.0MHz。對(duì)于少數(shù)材質(zhì)晶粒粗大衰減嚴(yán)重的鍛件，為了避免出現(xiàn)“林狀回波”，提高信噪比，應(yīng)選用較低的頻率，一般為1.0～2.5MHz。

濟(jì)南協(xié)進(jìn)配件機(jī)械廠是專(zhuān)業(yè)化從事鍛造技術(shù)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的創(chuàng)新和發(fā)展，協(xié)進(jìn)鍛造廠已形成了一套嚴(yán)密的技術(shù)開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品的批量鍛造，質(zhì)量控制的管理體系。鍛造中的細(xì)節(jié)很多，主要包括加熱、鍛造、熱處理、清理和檢驗(yàn)等問(wèn)題。主要產(chǎn)品：鍛件、碾環(huán)機(jī)、顆粒機(jī)、齒圈毛坯、加強(qiáng)圈、榨圈、外齒輪毛坯鍛造，法蘭盤(pán)鍛造及飛輪齒圈、內(nèi)齒圈、研磨機(jī)齒圈、和斜面錐度環(huán)等環(huán)加工

鍛件質(zhì)量的檢驗(yàn)方法

  鍛件質(zhì)量的檢驗(yàn)分為外觀質(zhì)量的檢驗(yàn)和內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)。外觀質(zhì)量的檢驗(yàn)一般來(lái)講是屬于非破壞性的檢驗(yàn)，通過(guò)肉眼或低倍放大鏡就可以進(jìn)行檢查，必要時(shí)也采用無(wú)損探傷的方法。而內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)，由于其檢查內(nèi)容的要求，有些必須采用破壞性檢驗(yàn)，也就是通常所講的解剖試驗(yàn)，如低倍檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)、高倍組織檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析和力學(xué)性能測(cè)試等，有些則也可以采用無(wú)損檢測(cè)的方法，而為了更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)鍛件質(zhì)量，應(yīng)將破壞性試驗(yàn)方法與無(wú)損檢測(cè)方法互相結(jié)合起來(lái)進(jìn)行使用。傳統(tǒng)塞焊孔工藝方法盡管存在不可避免地缺點(diǎn)，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下沒(méi)有其他可行辦法選擇的情況下．需要對(duì)傳統(tǒng)塞焊方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。而為了從深層次上分析鍛件質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)行機(jī)理性的研究工作還要籍助于透射型或掃描型的電子顯微鏡、電子探針等。    

 通常鍛件內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)方法可歸結(jié)為：宏觀組織檢驗(yàn)法、微觀組織檢驗(yàn)法、力學(xué)性能檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析法及無(wú)損檢測(cè)法。    

 宏觀組織檢驗(yàn)就是采用目視或者低倍放大鏡(一般倍數(shù)在30×以下)來(lái)觀察分析鍛的低倍組織特征的一種檢驗(yàn)。對(duì)于鍛件的宏觀組織檢驗(yàn)常用的方法有低倍腐蝕法(包括熱蝕法、冷蝕法及電解腐蝕法)、斷口試驗(yàn)法和硫印法。    

 低倍腐蝕法用以檢查結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高溫合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅合金、鈦合金等材料鍛件的裂紋、折疊、縮孔、氣孔偏析、白點(diǎn)、疏松、非金屬夾雜、偏析集聚、流線的分布形式、晶粒大小及分布等。只不過(guò)對(duì)于不同的材料顯現(xiàn)低倍組織時(shí)采用的浸蝕劑和浸蝕的規(guī)范不同。由于氫在y相、6c相中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同，特別是氫在相中的溶解度低，而擴(kuò)散系數(shù)大，這就使得在退火過(guò)程中氫得以不斷向外擴(kuò)散。    

  斷口試驗(yàn)法用以檢查結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼(奧氏體型除外)的白點(diǎn)、層狀、內(nèi)裂等缺陷、檢查彈簧鋼鍛件的石墨碳及上述各鋼種的過(guò)熱、過(guò)燒等，對(duì)于鋁、鎂、銅等合金用來(lái)檢查其晶粒是否細(xì)致均勻，是否有氧化膜、氧化物夾雜等缺陷。  

  而硫印法主要應(yīng)用于某些結(jié)構(gòu)鋼的大型鍛件，用以檢查其硫的分布是否均勻及硫含量的多少。    

  除結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼鍛件用于低倍檢查的試片不進(jìn)行終熱處理外，其余材料的鍛件一般都經(jīng)過(guò)終熱處理后才進(jìn)行低倍檢驗(yàn)

  斷口試樣一般都進(jìn)行規(guī)定的熱處理。    

  微觀組織檢驗(yàn)法則是利用光學(xué)顯微鏡來(lái)檢查各種材料牌號(hào)鍛件的顯微組織。檢查的項(xiàng)目一般有本質(zhì)晶粒度，或者是在規(guī)定溫度下的晶粒度，即實(shí)際晶粒度，非金屬夾雜物，顯微組織如脫碳層、共晶碳化物不均勻度，過(guò)熱、過(guò)燒組織及其它要求的顯微組織等。

濟(jì)南協(xié)進(jìn)配件機(jī)械廠是專(zhuān)業(yè)化從事鍛造技術(shù)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的創(chuàng)新和發(fā)展，協(xié)進(jìn)鍛造廠已形成了一套嚴(yán)密的技術(shù)開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品的批量鍛造，質(zhì)量控制的管理體系。3儀器和探頭的組合靈敏度:在達(dá)到所探工件大程處的探傷靈敏度時(shí),有效靈敏度余量至少為10dB。主要產(chǎn)品：鍛件、碾環(huán)機(jī)、顆粒機(jī)、齒圈毛坯、加強(qiáng)圈、榨圈、外齒輪毛坯鍛造，法蘭盤(pán)鍛造及飛輪齒圈、內(nèi)齒圈、研磨機(jī)齒圈、和斜面錐度環(huán)等環(huán)加工

大型圓盤(pán)鍛鋼件的性能

 在前章所示的小型試驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究結(jié)果.可以決定適合3.5Ni-Cr-Mo鋼大型鍛鋼件化學(xué)成分。否則，會(huì)導(dǎo)致鍛造工藝性差、浪費(fèi)金屬材料、鍛件質(zhì)量差、鍛造效率低及鍛件成本高等現(xiàn)象。根據(jù)其結(jié)果從70噸鋼錠上制作璧厚320mm、外徑436。二的圓盤(pán)銀件。表4表示圓盤(pán)材料的化學(xué)成分。由于采銀降低Si量防止回火脆化，低Si化使強(qiáng)度下降，用提高C量到0,17%來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。因此回火脆化系數(shù)(2Si Mn)"x可以控制到3.8。熱鍛后進(jìn)行88010x7hr水冷，620'Cx7hr空冷淬火、回火處理，然后從圓盤(pán)材料的圓周2個(gè)方向I八T位置切取試驗(yàn)材料，進(jìn)行605`Cx18hr爐冷(冷卻速度40'C/'h)的焊后退火，了解機(jī)械性能。表5是圓盤(pán)鍛件的機(jī)械性能。雖然是壁厚320mm的大型鍛鋼件，但不論哪個(gè)位置，延展性都能充分滿足SA5QR4級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值，一孔c的沖擊值(VF,一，9)達(dá)到2Ckgf·m以上，得到良好的初性?；瘜W(xué)成分對(duì)3.S'H-C,-via鋼的機(jī)械性能帶來(lái)影響，化學(xué)成份也給熱處理?xiàng)l件和回火脆性帶來(lái)影響，因而能決定大型鍛鋼件的制造條件:及根據(jù)那些結(jié)果，制造的大型圓盤(pán)鍛鋼件具有良好的性能。