涡流检测技术是常规无损检测技术之一,是以电磁感应理论为基础,使导电的试件内产生涡流,通过测量涡流的相对变化量,来进行试件的探伤、材质的检验和形状尺寸的测试等。油淬回火弹簧钢丝属于低合金钢,导电性能良好,符合涡流检测材料的特征,在实际生产中应用涡流探伤的方式是可以满足生产需要的,以上海仓信电子科技有限公司生产的涡流探伤仪在钢丝生产中的应用为例:
1. 能够及时发现弹簧钢丝缺陷,防止缺陷产品生产
弹簧钢丝在线生产中采用涡流探伤可及时发现一些问题。例如某生产厂家在某班次生产的Ф4.5mm弹簧钢丝中,发现探伤多次长时间往钢丝上喷色标。现场技术人员从钢丝卷上取下色标段进行扭转试验,结果发现全部扭裂,说明钢丝存在纵向缺陷,经金相分析发现存在折叠,如图1所示。
图1 弹簧钢丝色标断金相检测(表面折叠,×200)
通过涡流探伤,能够有效跟踪、监视生产当中的状况,防止缺陷产品的产生,当在生产中发现严重缺陷时,能够及时发现并停止生产,这样能够减少损失,并有效避免不合格品的出厂以及降低给用户带来的危害。
2. 完善分析体系,有助于全面分析问题
涡流探伤有利于帮助分析问题产生的原因,有效提高分析依据和效率。
例如:某工厂在某班次生产中,探伤仪频繁显示钢丝出现较多大伤,如图2所示它的探伤检测表现。而原材料投产前进行过原检,生产各环节也进行过检查,但无发现任何问题。再设法对钢丝探伤喷色标段取样分析,发现材料当中存在无规律分布的结疤类表面缺陷,证明问题完全由线材原料带来。
图2 探伤仪检测显示图像
3. 有利于开拓市场
由于探伤仪可以发现材料表面存在较大的表面缺陷并喷色标,因此,可以避免一些问题的争执。
例如:弹簧钢丝在客户处发生卷簧断裂,按照一般管理,整盘钢丝甚至整批钢丝将以退货处理。但对断裂两侧的钢丝进行现场分析,断口两侧都有探伤喷的色标,表面该段存在较大较深的表面缺陷。再仔小观察卷簧断裂的外侧,可发现明显存在45°擦痕。由此可判断卷簧断裂的原因是钢丝表面存在较深擦痕导致,该类擦痕已被探伤仪发现并标识,不会混入正品中。在这种情况下,用户也能完全接受这样的分析并继续使用该材料,有效地避免了不必要的纠纷,这样既能避免经济损失,也能与客户之间维护了良好的信誉和关系。
4. 涡流探伤在使用中的注意事项
涡流探伤仪属于精密仪器,尤其是在生产线上在线使用,更需要仔小保养,保持仪器及检测探头的清洁,否则易引起误判的情况发生,在开车生产前应对探头部位进行清洁和检查,避免误判现象的发生。
5. 目前油淬火弹簧钢丝生产的情况
5.1、大规格生产技术
目前大规格油淬回火弹簧钢丝的生产工艺流程主要有三种。
工艺流程一:热轧线材→检测→喷丸→涡流探伤→缺陷修磨→拉拔→感应加热淬回火热处理→涂油→检测→包装;采用本工艺流程的代表厂商是日本高周波热炼及其合资企业。
工艺流程二:热轧线材→检测→酸洗→涡流探伤→缺陷修磨→拉拔→传统加热淬回火热处理→涂油→检测→包装;采用本工艺流程的代表厂商是日本杉田及其合资企业。
工艺流程三:热轧线材→检测→酸洗→磷化→拉拔→感应加热淬回火热处理→涡流探伤→涂油→检测→包装;国内其他厂商一般采用本工艺流程。
从纯技术角度看,工艺流程一最先进,它不但可以生产普通强度级的淬回火弹簧钢丝,还可以生产2000MPa级高强度粗规格淬回火弹簧钢丝。并且有以下三大优势:
一是采用喷丸方法去除线材表面的氧化铁皮,可以避免酸洗过程中残留氢引起的钢丝滞后断裂,同时实现环境友好的清洁生产;
二是采用涡流探伤后直接修磨去除线材表面残存的缺陷,既可以避免因钢丝表面缺陷引起的滞后断裂,又可以节约钢材;
三是采用感应加热方式生产大规格淬回火弹簧钢丝,可实现钢材晶粒的超小化,正常情况下成品钢丝的晶粒度可达ASTM11级左右,而采用传统加热方式生产大规格淬回火弹簧钢丝晶粒度最大只能达到ASTM7级左右。
相比之下,工艺流程三将涡流探伤工序安排在淬回火热处理之后最不科学,原因有二:
一是线材的表面缺陷会遗传成品钢丝,易增加因钢丝表面缺陷引起滞后断裂的几率;
二是给弹簧厂增加材料成本和管理难度以及增加卷簧工的工作量。
5.2、中、小规格生产技术
高端中、小规格淬回火弹簧钢丝的生产工艺流程:热轧线材→检测→酸洗→扒皮→韧化热处理→酸洗→磷化→拉拔→传统加热淬回火热处理→检测→涡流探伤→涂油→包装。采用该工艺流程的代表厂商为日本铃木金属和住友电工;
中端中、小规格淬回火弹簧钢丝的生产工艺流程:热轧线材→检测→酸洗→磷化→拉拔→传统加热淬回火热处理→检测→涡流探伤→涂油→包装。采用该工艺流程的代表厂商为郑州金属制品研究院有限公司及其全资子公司广州奥赛钢线科技有限公司;
低端中、小规格淬回火弹簧钢丝的生产工艺流程:热轧线材→检测→酸洗→磷化→拉拔→传统加热淬回火热处理→检测→涂油→包装。采用该工艺流程的国内代表厂商很多,在此不一一列举。未来几年内,这三种生产工艺流程仍将并存。
6. 国内涡流探伤在实际生产中的应用
目前在国内生产低端中、小规格的淬回火弹簧钢丝的厂家多数未使用涡流探伤仪或者使用低端的离线涡流探伤仪在进行生产,弹簧钢丝产品的质量控制有待进一步的提升;
中端生产厂家如郑州金属制品研究院有限公司及其全资子公司广州奥赛钢线科技有限公司,已经全部采用了国内生产的高速在线涡流探伤仪(仓信无损检测)进在线检测,通过使用采用了最新技术的涡流探伤仪,对弹簧钢丝实现了全动态的检验,并且专有的抗震动干扰信号处理,使得弹簧钢丝在生产过程中的震动干扰信号完全对探伤仪无影响,实现了100%的精确检测。由于采用了先进的技术,使得公司产品以高质量的标准占领了市场。
7. 结论
综上所述,国内生产淬回火弹簧钢丝整体还是处于中、低端市场,高端市场还被进口的厂家控制,国产的淬回火弹簧钢丝在生产工艺及质量控制方式上还是需要加大投入和改进,而采用仓信公司生产的涡流探伤仪是最有效的低成本、高回报的技术提升。目前上海仓信电子科技有限公司生产的涡流探伤仪填补了国内探伤仪在高速自动生产上应用的空白,是国内惟一一家可以替代进口涡流探伤仪应用在自动生产线上的探伤仪生产厂家。