滑动轴承多层金属滑动轴承第4部分：轴承合金结合质量的超声波穿透法无损检验-编制说明

《滑动轴承 多层金属滑动轴承 第4部分:合金厚度≥0.3mm的结合质量超声波穿透无损检验 》编制说明（征求意见稿）一、 工作简况1任务来源本项目根据国家标准化管理委员会 “国标委综合[2015]52号”文件下达的《2015年第二批国家标准制修订计划》 ，计划编号 20151453-T-604，项目名称“滑动轴承 多层金属滑动轴承 第4部分：轴承合金结合质量的超声波穿透法无损检验”进行制定。 主要起草单位为：合肥波林新材料股份有限公司等，计划应完成时间为××××。2主要工作过程起草阶段：计划下达后，张乐山等人于2019年4月完成了征求意见稿（草案稿）及其编制说明。2019年5月17日，标委会秘书处在合肥波林新材料股份有限公司组织各相关单位召开了标准工作组会议， 会上对草案稿全文进行了认真的讨论， 并形成了修改决议， 会后由合肥波林新材料股份有限公司根据修改决议进行修改，并发全国滑标委秘书处审核，审核通过后作为征求意见稿，面向全体委员及其他相关方发起意见征集工作。主要参加单位、工作组成员及其所做的工作本标准由合肥波林新材料股份有限公司、中机生产力促进中心等共同起草。本标准主要起草人员：郑合静、张乐山、方小亮。。。所做工作：2017.12起草单位讨论制定工作方案（第一次合肥会议）起草标准初稿；2018.6第二次合肥会议，讨论自动记录测量机结构方案（第二次合肥会议）完成了自动记录测量机的机械部分工作图纸设计；并与超声波专业电子公司就自动记录的可行性和具体方案进行了咨询和交流沟通，达成了共识；▁根据2019.1杭州会议上初步征求意见后，正式起草“征求意见稿”并上报表委会；▁收集整理相关单位的试验验证数据资料，完成“试验验证工作报告”；▁根据反馈意见，在对征求意见稿进行修改的基础上，完成“送审稿”的起草。二、 标准编制原则和主要内容标准编制原则本标准在结构与内容编排上根据 GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结1/10构和编写》规定进行。本标准在采用国际标准时按照GB/T20000.2-2009《标准化工作指南第2部分：采用国际标准》的规则进行。在确定本标准技术指标时，以国内外相关标准和技术文献为借鉴，综合考虑了企业生产能力和用户利益，以寻求最大的社会经济效益为目标，充分体现了标准在技术上的先进性与合理性。本标准在制定过程中坚持“面向市场、服务产业、自主创新、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，力争将标准制定与技术创新、产业发展和市场需求相结合，统筹推进。在确定本标准的主要性能指标时，综合考虑了生产企业的能力和用户的利益，寻求经济、社会效益最大化。标准主要内容见标准文本。三、 主要试验（或验证）情况相关参数的选择1.1超声波频率 2.25~10MHz超声波频率在很大程度上决定了超声波探伤的探测能力。频率高时，波长短，声束窄，扩张角小，能量集中，因而发现小缺陷能力强；同时，考虑到我们系采用轴承有效滑动面积全覆盖扫查、缺陷表面与入射面平行性较好、受检验材料晶粒较小等特点，可以减小高频率扫查空间小的缺点。选用2.25MHz~10MHz，可兼顾铸件、钢、铝、铜及其它细晶粒材料、粉末材料和轧制材料的最大频率范围要求。1.2 聚焦探头焦柱直径≤ 4mm开始经计算，聚焦探头焦柱直径初步定为 3~4mm；后来，采用晶片直径最小为 12mm的普通探头，对试验轴瓦上结合正常区域和人工结合不良缺陷部位之透过波高度相比，Φ4~6mm的人工缺陷与结合正常区域基本无差异；Φ2~3mm的人工缺陷与结合正常区域差异不明显。通过反复改进探头试验，最后将透过声束直径减小至4mm，探测上述试验轴瓦上之Φ4mm人工缺陷时，萤光屏上透过波高度，由结合正常区域的50mm降至2.5~0mm（衰减≈2db），即降低为1/20以下。证明采用点聚焦直径4mm的探头，能够满足小缺陷探伤的要求。因此，将聚焦探头焦径定为4mm。1.3 对比试块缺陷直径 2mm之所以定为 2mm，系需要和可能的有机统一：探查再小的缺陷比较困难，也没有必要。1.4 扫描速度≤100mm/s扫描速度过快，会减小发现缺陷的能力。但过慢则会降低工作效率。不论反射法还是穿透法,扫描速度一般均不大于100mm/s.水浸超声穿透法检验多层材料滑动轴承结合质量的有效性验证对采取上述相关参数的水浸超声穿透法进行金属多层材料滑动轴承结合质量检验的有效性，已通过初期阶段的实验和后续 40多年来数家单位的生产实践作了大量验证。2/102.1初期阶段的试验验证在此种探伤方法研究之初， 由原铁道部戚墅堰机车车辆工艺研究所和戚墅堰机车车辆厂进行了大量试验验证工作。在从众多 DF1、DF2机车10L207E、6L207E柴油机轴瓦的探查试验中，先后共发现17片瓦存在35处缺陷。其中，边沿轴瓦部位缺陷25处；中间部位缺陷10处。分别采取不同方法进行了验证。边沿部位 25处超探缺陷的验证A 渗透探伤验证由于渗透探伤对露出表面的缺陷具有极高的灵敏度，它可显示出 1‰mm甚至更细的缺陷缝隙，故特别适于对容易穿透产品四周边缘表靣的结合缺陷进行验证。基于此,先后对经穿透法超探发现的 17片钢背铝合金轴瓦存在的 25处缺陷，进行了整半圆端部渗透探伤复查，结果为：有14（82.4%）片瓦上的21（84%）处超探缺陷，得到萤光重复显示;3片瓦上的4处超探缺陷，未得到萤光重复显示；另外，在这些瓦端部上又新发现 30处超声波未发现的缺陷。采用觧剖切片后金相检验法进一步复查针对以上未能完全重复的现象，从上述 17片瓦中，抽取了包括有 4处渗透检验未重复的3片瓦，进行觧剖切片金相检验， 以探寻被超声波发现而渗透法却未能发现的原因。结果如4处缺陷均得到证实。具体情况如下：a其中－片瓦钢背与合金结合缺陷且已接近端部边缘 ,缺陷大小也与超声波探测结果相符； 但因缝隙未穿透至表靣，故之前的验证中，萤光渗透剂未能渗入和显现。由于缝隙太细，在金相显微镜放大 500倍下，方能从视场中明显分辨，见图 1照片。图1 缺陷部位横断面 x500 （原铁道部戚墅堰机车车辆工艺研究所提供）b另外两片上三处缺陷作金相检验发现， 钢背层内呈现大片夹层 ,系原钢材中的夹杂物在反复軋制过程中被碾展而形成,在金相显微镜放大100倍下可见，三处缺陷虽已非常接近边缘，但并未穿透至表面，故首次验证时也未能被萤光剂渗透和显现。至此，17片瓦上端部内倒角附近的 25处超探显示结合缺陷，已全部得到验证。刮开合金层解剖法查验已被渗透证实的边沿缺陷的深度对超声波发现并首次验证即得到渗透证实之靠近倒角部位的缺陷 2处，刮开后作二次渗透复查，再次得到清晰显示， 并可观察到缺陷缝隙自端部沿轴向往里延伸而超过轴瓦内倒角3/102~3mm。这说明只要缺陷内缘哪怕只超过倒角斜面范围一点点，也一定能被这种超探方法发现。中间部位 10处超探缺陷的刮开合金层渗透检验验证对4片瓦上，在超探发现之中间不同部位（即未受倒角斜面影响）的缺陷 10处，全部采取将合金层刮削为深及钢背、宽 1~2mm的沟槽，然后作渗透检验，结果如下：这10处在轴瓦中间的超探缺陷，有 9处在刮开后的渗透探伤中得到验证，缺陷大小及位置与超探结果基本吻合，其中仅有几处小缺陷出现 3~5mm的位置偏差，应为手工标记误差所致；另有－处约 Φ5mm的缺陷未显示。分析认为，极有可能是属于标记位置误差过大，造成刮削觧剖部位偏离实际位置所致。渗透探伤新发现之 30处边缘缺陷的解剖验证从中随机刮开 5处的合金后，发现有 3处缺陷之缝隙，伸入端面仅 1mm左右；有 1处虽伸入约 3mm，但仍尚在轴瓦倒角范围内；还有 1处向中间刮进去约 1mm，即未见再次萤光显示痕迹，而刮去合金的沟槽两侧则仍有萤光显示。这说明30处渗透探伤新发现的边缘缺陷，系由于分层缝隙自轴瓦端部边缘伸入距离太短，未超过倒角宽度，均处于超声波散射造成探测失准的范围内所致。上述初期阶段的集中试验验证说明：穿透法超声波轴瓦探伤的准确度是可信的；但同反射法一样，不适于倒角斜面部位的探伤。2.2 后续生产过程中的抽査验证该方法自上世纪 70年代末试验成功以来，在多年的生产检验过程中，曾多次釆用实物觧剖方法对其反复验证，发现被探出的废品轴瓦，基本上存在三类缺陷。在此选出部分手工记录和自动记录的解剖照片，并稍加说明。手工记录缺陷的解剖验证由于没有规定允许存在的缺陷分级，这些年来，一直是不管缺陷大小，一经发现统统作废品处理。故对缺陷的手工记录并不严格，只是画出大体范围。只有当准备解剖时，记录才稍微仔细些。解剖时，一般挑选面积较大的缺陷，并尽可能准确地定位声强衰减最严重的部位，让剖切面通过其中心。多次的解剖验证，迄今还从未失败过。从中发现的三类缺陷如下。钢背与合金层分离这里从解剖实物照片中选取5张。从中可见，解剖后合金与钢背分离部位均在探伤时标出的缺陷范围之内。其中，图2~图4所示3片缺陷瓦，在探伤后有意通过仪噐“增益”旋钮，得到缺陷区透过声强的最大衰减范围。从中可见，衰减分贝数越大，缺陷程度也越严重。4/10