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为制订某转向节锻件的荧光磁粉探伤工艺，从探伤原理出发，对影响探伤效果的因素进行了分解和分析，逐一制订了各因素的技术要求和相应的检验方法，有效保证了探伤工序的实施。

锻造产品具有晶粒细化、组织致密，流线连贯，强度、韧性等力学性能良好的优点，多被用于汽车上需要承受复杂扭转载荷和一定冲击载荷的产品，如曲轴、连杆、前轴、转向节、齿轮等。而在锻造过程中，受原材料成分偏析、锻造工艺不完善等因素的影响，不可避免地会出现折皮、裂纹等缺陷，导致产品在制造、使用过程中失效，带来损失。

荧光磁粉探伤利用工件磁化后，缺陷处的漏磁场与荧光磁粉的相互作用，对缺陷进行识别和定位，是目前生产过程中，最常用的一种消除产品缺陷，避免产品失效的工艺手段。本文从荧光磁粉探伤的原理入手，介绍了某重型汽车用转向节锻件荧光磁粉探伤工艺的制订过程，并讨论如何通过测量仪器保证磁粉探伤的效果，避免漏探。

原理

锻件产品磁化后，锻件内部和表面会形成均匀的磁力线（图1a），锻件表面和近表面存在缺陷（如裂纹、折皮等）时，缺陷处的磁导率和钢材的磁导率存在差异，在材料不连续处，部分磁力线可能逸出材料表面，将发生畸变(图1b)，在工件缺陷处的表面产生了漏磁场，吸引磁粉形成堆积(图1c)。使用365nm 紫外线光(荧光)照射后，将直观地显现出缺陷位置和形状(图1d)，指示图案比实际缺陷要大数十倍，达到了探伤的目的。

影响磁粉探伤的因素

在日常生产过程中，工件清洁度、磁悬液、磁场强度、黑光灯、环境亮度、退磁等对荧光磁粉探伤的效果有所影响，本文将逐一分析，并提出在转向节探伤过程中的控制要求和检测方法。

图1 磁粉探伤原理示意图

图2 磁粉探伤影响因素导图

工件清洁度

油脂、污垢、残留的清洗剂等会进入到锻件表面缺陷中，占据缺陷位置，导致磁悬液(或磁粉)无法在裂纹等处留存或留存较少，漏探时有发生。因此可在锻件抛丸后，立即进行磁粉探伤。没有条件进行抛丸的，可采取相应的手段清除表面污物；但需注意，清除完毕后，必须用清水对锻件进行冲洗和彻底干燥后，方可进行磁粉探伤。

转向节锻件的工艺流程设置为锻造→调质→抛丸→探伤，要求抛丸完成后，立即转入探伤工序，充分保证了转向节锻件表面的清洁。

磁悬液

将Fe3O4 荧光磁粉和水或其他有机溶剂混合搅拌后，制成磁悬液。将磁悬液喷淋在被探伤工件上，其中的荧光磁粉在磁场力作用下，聚集在缺陷位置。在适当光线照射下，实现对缺陷的标记。

磁悬液的浓度为0.5 ～3.0g/L，其沉淀浓度(含固体量)为0.1 ～0.4mL/100mL。应当注意的是，磁悬液浓度并非越高越好。当磁悬液浓度过高时，会在工件表面滞留很多磁粉，形成过度背景，掩盖缺陷，失去检验细小裂纹的能力。

悬浊液使用时间过长，会导致杂质进入，水体变质等问题，影响探伤效果和作业人员健康。这种情况下，悬浊液应进行整体更换，以保持磁悬液的清洁。

在转向节探伤工艺制订时，悬浊液浓度定为0.2 ～0.3mL/ 100mL；为防止悬浊液水体变质，根据冬、夏季节的区别，要求每7 ～15 天更换一次。

在生产过程中，梨形瓶（图3）用作悬浊液的检测。将搅拌均匀的悬浊液装入梨形瓶内，静置15 分钟后，查看悬浊液的沉淀量，如果沉淀量不满足要求，对磁粉或水进行添加。

磁场强度

磁场强度决定了缺陷处吸附的荧光磁粉的多寡，应尽量使工件达到或接近饱和的磁化状态。锻件表面有效磁场的磁通密度一般需要达到饱和磁通密度的80%～ 90%。

磁场强度一般是通过荧光磁粉探伤机的磁化电流保证的。转向节探伤时，规定周向磁化电流为1200A，纵向磁化电流为45A。并使用特斯拉计(图4)检测周向、纵向磁场强度，要求工件表面磁场强度≥20A/cm。

图3 梨形瓶

图4 特斯拉计(高斯计)

黑光灯

荧光磁粉检测的过程中，黑光灯（亦称U-V 灯或紫外线灯）的性能对检验结果的影响明显。工件上覆盖的光束明亮且强度均匀时，检测人员发现缺陷的概率显著增加。

两种典型的照明方式是手持式和吊顶式。在批量生产过程中，转向节用探伤机装备有吊顶式黑光灯，夹具360°旋转工件，能够连续、高效的完成检验。

黑光灯的波长和强度对磁粉探伤的准确率和可靠性有很大影响。我公司要求使用卤素黑光灯，波长为365nm。日常生产过程中，使用紫外线照度测量仪对紫外线光强进行测量，将感光探头置于紫外线灯下400mm 处，光强要大于4000μw/cm2。

随着LED 光源技术的发展，LED 黑光灯开始得到普遍应用。LED 黑光灯重量轻，能耗低，光强高，发热量小，使用寿命长，是一种高效的探测光源，应用越来越普及。

环境亮度

可见光会干扰荧光磁粉检测，因此需对黑光灯下测量的环境光(白光)照度有所要求。一般要求是，在检测工件的区域或直接在被检工件表面，环境光小于20lx。磁粉探伤机需布置在生产车间的一个暗室内，关闭房间门和所有照明灯光，便可以保证黑暗环境。

综合测量

日常生产过程中，多数厂家没有设备和能力对磁场强度、紫外线照度等进行检测，一般采用A 型试片作为对整个系统的探测能力的评估工具。设备启动后，将A试片置于转向节的表面，正常进行通电、喷淋，如果刻痕能够被清晰的显示出来，便能证明整个系统是有效的。

退磁

磁性会导致机加工过程中出现铁屑粘刀等问题，因此，荧光磁粉探伤后适当的退磁是有必要的。退磁方式与磁化方式、材料几何形状、材料种类以及允许的残留磁场强度有关。对于锻件产品，退磁后的磁场强度H ≤2×10-4T。

如果工件检测后要进行热处理等加热到居里温度以上的操作，就不需要额外的退磁操作。在制定的转向节探伤工艺中，规定探伤完成后，操作者使用磁强计，对退磁后的转向节进行100%测量，剩磁量H ≤2×10-4T 为合格。

结束语

锻造、热处理工艺特点决定锻件产品的表面裂纹是无法避免的。对于一些重要产品，防止缺陷产品流入后道工序甚至客户处，荧光磁粉探伤方式的有效性和可靠性至关重要。了解荧光磁粉探伤的影响因素后，就可以有目的的对磁粉探伤中的影响因素进行控制，选择最佳的指标进行控制。

李良晨

锻造工艺工程师，主要从事锻造及相关工艺研究工作，参与了某非调质钢连杆材料、锻造国产化、前轴锻造工艺提升等工作。