QASS系统裂纹能量值考察与设定优化

QASS系统裂纹能量值考察与设定优化

华伟锋章康乐

(格特拉克(江西)传动系统有限公司，江西 南昌 330013)

摘要：当前先进的自动校直机配备QASS系统，取代原来磁粉探伤，监控校直过程裂纹情况。本文通过对QASS系统能量值信息的分析，结合磁粉探伤结果建立数据库，考察QASS信息和裂纹的对应关系，达到设定能量最优值的目的，最终减少裂纹的产生。

关键词：校直裂纹QASS探伤能量值优化

引言

目前先进的自动校直机都配备在线裂纹检测装置，德国QASS公司的在线裂纹检测仪就是其中的代表。厂家初始设置裂纹能量值一般为50，没有针对校直零件的结构、形状、材料等方面鉴别。因此通过研究QASS系统裂纹能量值与裂纹的对应关系来合理设置能量值，降低校直裂纹的风险，达到降低裂纹率的效果。

1.QASS系统裂纹信息

连接QASS与电脑的端口，使用CisAnalyzer软件读取QASS记录的裂纹信息，如下图所示，本文研究的对象即是该图谱，包含振幅和能量值两部分。

2.考察试验的范围和设计

本文考察的试验范围为变速箱中间轴和输出轴，每个品种每次试验的样本量原则上大于30件。

设计的试验思路为通过记录校直裂纹零件的发生时间与QASS记录的时间比对，建立裂纹零件与QASS图谱的对应关系，再使用探伤、剖检的手段验证零件是否有裂纹，如果没有发现裂纹，则上调能量值继续验证，整个试验过程中只要发现一件有裂纹，则试验停止，能量值调回上一轮，且该QASS图谱纳入有裂纹的图谱范围。

试验的基本方法为：校直+探伤+剖检。

3.考察试验的过程

3.1　非典型裂纹图谱的验证

3.1.1验证实施过程

通过对1283个QASS图谱的分析，筛选出2个非典型裂纹图谱，如图所示：

图　2个非典型裂纹图谱

2个图谱总共收集了42件，能量值最小57，最大301。经磁粉探伤未发现零件有裂纹，渗透着色法探伤也未发现裂纹，考虑到零件留有校直的应力，零件经高温回火后再次磁粉探伤仍未发现裂纹(见表)。

表零件经高温回火后再次磁粉探伤

选取能量值最大的三根零件剖检，在最容易产生裂纹的沟槽处切8块样，检查是否有裂纹，如图所示：

图　在最容易产生裂纹的沟槽处切8块样

总计剖检3个零件，取样3×8=24块，检查24×2=48个切面，均未发现裂纹。

3.1.2验证的结论

根据试验的结果，2种图谱对应的零件都没发现裂纹，说明这些零件校直时并没有裂纹产生，由此得到两个结论：

(1)上述2种图谱为非典型裂纹图谱，零件并没有裂纹，这些图谱对应的零件是合格品；

(2)上述2种图谱产生的原因与校直过程有很大关系，发现这种图谱时，可以重点检查校直工作台的工装、导轨、压头、探头等的位置间隙、磨损变形、润滑保养的情况，以减少背景噪音的干扰。

3.2　典型裂纹图谱的验证

3.2.1验证实施过程

通过对1283个QASS图谱的分析，筛选出2个发生频次高的裂纹图谱，如图所示：

图　筛选出2个发生频次高的裂纹图谱

按照裂纹能量值依次设定为50-100、100-150的计划，分别收集能量值在设定范围附件的零件做校直+探伤+剖检的试验，同4.1.1的方式。

1、收集能量值为50-100的零件共计70件，探伤未发现裂纹；剖检能量值为100的零件未发现裂纹，见表：

表探伤未发现裂纹

2、收集能量值为100-150的零件共计68件，探伤发现有39件零件有裂纹，见表：

表探伤发现有39件零件有裂纹

裂纹为径向半圆，处于零件的固定位置(退刀槽和截面突变最大处)，属于典型的校直裂纹，如图所示：

图　属于典型的校直裂纹

对探伤发现裂纹的零件剖检裂纹处，切面显示有一条指向圆心的裂纹，深度范围为0.7mm-1.0mm，如图所示：

图　切面显示有一条指向圆心的裂纹

为进一步验证，随机选取同批零件校直无裂纹的零件5件进行“盲切”剖检裂纹，如图所示，切取5×8=40个样块，检查40×2=80个切面，均未发现裂纹。

3.2.2验证的结论

综合上述4.2.1的4种验证过程和结果，可以发现对于考察的这2个品种的零件，能量值设定在100以下的时探伤和剖检均未发现裂纹；能量值设定在100以上时，探伤和剖检都发现了裂纹，虽然不是100%有裂纹，但可以说明当QASS检测到大于100的能量值时，零件可能产生了裂纹，为杜绝裂纹的风险，此时应判定零件裂纹并隔离处置。至于100-150之间再细分能量值，后续继续考察验证。

4.降低其他因素对校直裂纹的影响

4.1　控制渗碳淬火的变形

通过统计轴类的渗碳淬火的变形量(初始变形量)与校直裂纹的关系，可以发现校直裂纹率与零件的变形量存在正比例关系，即初始变形量越大，校直裂纹率越高，见表。

表　校直裂纹率与零件的变形量存在正比例关系

通过改善零件的装炉方式、调整淬火工艺、优化装炉工装等方式，可进一步改善零件的初始变形量，达到降低校直裂纹的目的。

4.2　优化自动校直机的校直逻辑

自动校直机包含多套校直逻辑，通常情况下厂家推荐使用“最大变形量优先”的模式。实际操作中可以根据零件的结构、尺寸和累积的校直经验，设置校直逻辑的优先顺序，结合校直点和支撑点的变换，增加校直次数的限定等组合方式，达到减少反复校直的现象，降低校直裂纹发生的概率。

5.QASS系统裂纹能量值考察与设定优化的效果

进行上述试验后，根据的试验数据的分析结果，格特拉克公司重新调整了QASS系统的裂纹能量值，对不同品种、结构的零件设置不同的数值，避免质量过剩的情况发生；同时制定校直裂纹零件的处理流程，所有校直裂纹零件必须记录发生时间，由专业的技术人员比对QASS的记录图谱，挑出受环境、设备背景噪音影响而误判的合格零件，并指导现场调整、保养校直设备。此外，控制零件渗碳淬火后的初始变形量和对校直机的校直逻辑进行优化，降低校直裂纹发生率。通过以上措施的实行，校直裂纹率由0.8%左右降至0.25%以内，降幅达65%，取得了明显的经济效果。

参考文献

[1]MAE《QASS使用说明书》.

[2]MAE《RICOS使用说明书》.

[3]《热处理手册》第四版.

[4]《GB/T 5616-2014 无损检测应用导则》.

[5]《GB/T 15822-2005 无损检测磁粉检测》.

[6]《GB/T 18851-2005 无损检测渗透检测》.