精加工整锻及自由锻曲轴的磁粉检测 BS 5138.doc

精加工整锻及自由锻曲轴的磁粉检测 BS 5138-1974前言 本标准系在(英国)机械工程工业标准委员会许可下制定的 曲轴检验应用磁粉探伤法已日益增加，为此，本标准对精加工的整锻曲轴验收标准加以规定 对在役的曲轴损坏的调查表明：只有少数的报告将损坏归因于材料的缺陷或存在的非金属夹杂物，同样对于曲轴上凹坑时对轴颈性能的影响，在另外的评价中也已给出了满意的结果在某些情况下，这些凹坑的尺寸已超过了本标准规定的极限 在本标准编制过程中，已考虑了多种曲轴设计的应力分布，并确保允许缺陷存在时应力的上升，不会超过预期的最大应力值 附录A给出了对已知曲轴的凹坑影响进行调查的结果该结果是建立在本标准编制期间所获有价值资料基础上随后对特定的凹坑外形作光测弹性分析，已进一步证实在本标准中的要求仍具有保守性质1 适用范围 本标准规定仅适用于模锻及自由锻曲轴的磁粉探伤曲轴的曲柄销或轴颈在精加工后直径应大于或等于80mm，但不包括组合式曲轴和汽车用曲轴本标准还规定了验收水平和缺陷的局部清除 本标准还适用于符合劳氏船级社规定的任何轴类2 参考文献 本标准参考的英国标准的标题见后。

3 检验方法3.1 被检曲轴或零件的表面状态，应对检验不产生干扰，所有被检区域应没有污垢、油腻或涂料以及任何其它足以干扰检验的外来杂质3.2 曲轴应作既能显示纵向，又能显示横向的缺陷的磁化3.3 当应用夹持器时，应特别注意保证不夹持于关键部位和避免产生烧损和划伤如曲轴太大，以至于不能用其它方法进行磁化时，则只有在发动机制造厂和检测部门同意后才能使用触头法触头应具有尽可能大的接触面积，并应该仔细地清洁，以便它与表面良好地接触夹持器或触头通电磁化，只能用于区域4范围(见图1和图2)3.4 应采用连续法湿法显示探伤须在通电的同时施加以煤油或类似介质为载液的磁悬液所用磁悬液应符合BS 4069要求3.5 磁化通常按照BS6072磁粉探伤方法要求进行3.5.1 当电流自曲轴两端馈入和引出时，如使用交流电，则电流强度不小于5300A／m直径(有效值)，如使用直流电，则电流强度不小于7500A／m直径（直流或交流电峰值)3.5.2 当使用触头法磁化时，触头间距应为200±20mm，电流强度应不小于600A(交流电有效值)或850A(直流或交流电峰值) 当间距小于200mm之处需要使用触头法磁化时，电流强度可按触头的实际间距成比例地减小。

逐次检查之间的触头位置应错开，并应保证纵向和横向上至少有一半的间距得到重叠3.5.3 推荐使用磁场强度计校验，以确保实际所用的磁场强度足够通常要求磁场强度不小于2400A／m3.5.4 应避免使用过大的磁场强度借以防止显微组织和偏析的影响过于突出此外，也不允许由于磁饱和引起磁粉在曲轴锐角等边沿集聚3.6 如果买方规定，则曲轴应在检验后进行适当退磁3.7 检验结束后，曲轴应予以彻底清洗，涂上保护剂以免腐蚀4 结果评价 小于0.5mm长的单个非金属夹杂物可以忽略不计对于曲轴的评价应分为4个区域，如图1和图2所示 注：本标准所称的凹坑，是缺陷清除后修磨形成，它可以是半球形的，纵向、横向或取两者之间的任意方向4.1 区域14.1.1 允许的磁痕显示：在该区内的缺陷，如果能按照4.1.2的要求进行清除修整，则可以接受4.1.2 其它磁痕显示：在其它部位的圆角半径内的表面缺陷可以清除，除了曲轴轴颈处的圆角以外清除可通过磨削，使其成为一个大面积的光滑的圆弧，局部凹陷不得过深，并应维持和保证圆角不失其原来的形态润滑油孔口处的缺陷也可以消除，但须保证重新磨成的表面曲率不小于油孔的半径。

金属清除的深度，应不超过附近轴径的1％4.1.3 在区域1的其它范围的缺陷，只有在发动机制造者和任何有关检测部门同意下才允许不予修整4.2 区域24.2.1 允许的磁痕显示：在曲柄销和轴颈圆角半径和其邻近表面上的非金属夹杂物，如果它们基本上呈纵向(平行于轴线)和单个分布，且长度不超过图3给定值，则这种非金属夹杂物是可以接受的 在曲柄表面上的非金属夹杂物，不论其方向如何，只要它们被合理地分布，且其单个长度不超过图3给定值，则都可以接受 在每个圆角区域内，非金属夹杂物的总长度，加上曲柄适当部位的那些缺陷后的长度之和，应不超过在图3给定的单个缺陷最大长度的3倍，但其中如5.8所述的那些小于允许最大长度20％的夹杂物，可以不计4.2.2 其它磁痕显示超出允许极限的非金属夹杂物和其它表面缺陷是不能接受的除了曲轴轴颈处圆角以外，在圆角半径处的表面缺陷可以清除但应保证： (a)大面积圆滑过渡，以便维持局部不过度减弱； (b)圆角不失原来规定的形态；(c)去除金属的深度不超过附近轴径的1％曲柄表面上缺陷清除，应符合5.9有关凹坑的深度不超过附近轴径的1％，凹坑长度不超过附近轴径的5％的规定。

在任何曲柄上凹坑的总长度应不超过允许的单个凹坑长度的3倍4.2.3 区域2的其它范围，只有经发动机制造者和有关检测部门的批准，才允许不修整4.3 区域34.3.1 允许的磁痕显示：单个非金属夹杂物的长度不超过图3给定值，且它们基本上呈纵向和合理地分布时，这些非金属夹杂物是可以接受的在每个轴颈表面上，这样的缺陷总长度应不超过图3规定的最大单个长度的3倍，但其如5.8所述的那些小于最大允许长度20％的夹杂物，可以不计4.3.2 其它磁痕显示：超出允许极限的非金属夹杂物和其它表面缺陷是不能接受的表面缺陷可以通过局部修整清除，但应保证：(a)任一单个凹坑的长度不超过轴径的5％；(b)凹坑的深度不超过轴径的1％；(c)凹坑的外形符合4.9所述形态；(d)在任一曲柄销或轴颈表面，不得多于2个凹坑，轴颈表面两个凹坑之间的距离应不小于轴径的4％4.3.3 只有在供需双方协商同意后，才能超过4.3规定的极限4.4 区域44.4.1 允许的磁痕显示：非金属夹杂物长度不超过图3给定值时，则不管其方向如何，它们是可以接受的在每个曲柄上，允许非金属夹杂物的总长度可为轴径的30％，但它们应分散分布符合5.8规定的那些小于最大允许长度的20％的夹杂物，可以不计。

4.4. 2 其它磁痕显示：超出允许极限的非金属夹杂物和其它表面缺陷是不能接受的表面缺陷可以通过局部修整去除，但应保证： (a)任一单个凹坑的深度应小于曲柄销的2％； (b)凹坑长度应小于曲柄销的12％； (c)凹坑的外形应符合5.9规定在任一曲柄上修磨清除几个缺陷时，修磨的总面积应不超过允许单个修磨面积的2倍4.4.3 只有在供需双方协商同意后，才能超过4.4规定的极限5 缺陷的检验和修整5.1 某些缺陷可以通过局部修磨凹坑来消除，但在作局部凹坑之前，应通知发动机制造厂和检测部门，给予检查缺陷范围的机会发动机制造厂和检测部门还有权检查按本标准进行的修整5.2 磁粉探伤的磁痕显示，可通过着色渗透剂检验或目视检查确认，是裂缝或者是其它缺陷只有当缺陷通过局部磨削可以完全消除和总的凹坑不大于有关区域允许值时(见4和5.9)，才可认为锻件是满意的5.3 在机械加工中，小的非金属夹杂物可能被显示，对此，应予慎重地研究5.4 为了确定缺陷的性质，可以按照BS 4124第3部分进行着色渗透检验如有必要，在局部抛光以后，可用合适的放大镜作进一步的检查5.5 因非金属夹杂物而产生的磁痕显示，应擦干净，再用合适的放大镜检查，以便正确地确定它的实际长度。

5.6 在某些情况下，通过局部修磨消除非金属夹杂物被认为是值得的但应注意，其形成的凹坑不得大于有关区域规定的允许值5.7 在擦干净以后，有理由相信近表面的缺陷是不能看出的对此，应使用发动机制造厂和有关检验部门都满意的无损检测方法并由制造厂作进一步探查5.8 当两个或两个以上磁痕显示在近似一条线上，而且它们在轴颈表面上的间距小于最大显示的一半长度时，则应将它们看作是一个显示，其长度是各显示长度与它们间距之和5.9 所有由修磨形成的凹坑，应具有这样的形状：它们的四周和底部中心的半径应大于凹坑深度的3倍，其边沿与表面应光滑地过渡成为一体，过渡区曲率半径为凹坑深度的2倍5.9.1 所有凹坑的表面精度应类似于曲轴圆角规定的表面度5.10 每个凹坑的长度、宽度和深度，应在修磨过渡区之前就进行测量5.11 任何夹杂物的长度或由局部修磨形成的凹坑长度和深度，如超过4规定的极限，则应予以报废在开据报废单之前，应征求锻造厂、发动机制造厂和有关检测部门的意见和批准5.12 修整结束后，应重新作磁粉探伤，以确信缺陷被完全消除5.13 表面硬化处理的曲轴，应另外检查和修整如有必要，可在表面硬化处理之前进行检查。

除非锻造厂、发动机制造厂和有关检验部门同意，否则在表面硬化处理以后，不得在变硬区域作修整6 质量证明 如果顾客或检测部门要求，则应提供表明曲轴符合本标准要求的证明 证明应包括如下的内容： (a)顺序号、锻造系列号和铸锭号 (b)磁化方法和电流强度 (c)所进行的任何修整的详细资料(d)由其它任一无损检测方法核验，获得的结果1图1 检测区域：曲柄销和轴径不重叠的曲柄区域4所有其余的表面底部圆角部位区域1E-E放大剖面半径的详图参见放大 的详图参见放大的详图图2 检测区域：曲柄销和轴径重叠的曲轴区域4所有其余的表面底部圆角部位E-E放大剖面参见图1说明参见图1说明图3 夹渣物允许尺寸单个夹渣物的最大长度（㎜）曲柄销或轴颈的直径D（㎜）附 录 A曲轴凹坑的影响 已知曲轴调查结果 曲轴上凹坑的影响，要研究的项目如下： (a)曲轴强度的影响 (b)轴颈性能的影响 (c)外表美观性A.l 曲轴强度的影响A.1. 1 圆角A.1.1.1 按劳氏船级社设计的典型曲轴，其应力分布只有弯曲和扭转所用的轴来自试验过的发动机，其资料是充分有效的。

采用冻结应力技术，三维空间光弹性方法给出的弯曲应力和扭转应力的分布如图4和图5所示 可以看出，在曲柄销圆角里，应力指标Sbp和SτP是弯曲和扭转两者在圆角(a)周围约30º位置上的最大值两者为最大值时的平面Θ，在弯曲时为0º(内部静区中心)，在扭转时为45º 应力指标Sbp和STP是在圆角任意点上测得的弯曲应力和扭转应力与曲柄长度中间的正常的弯曲应力和扭转应力之比A.1.1.2 在曲轴中起作用应力，对于扭转应力使用强迫衰减法进行计算对于弯曲应力用半连续横梁分析法进行计算，然后对这些应力根据图5和图4进行分解并用如下等式合成等效应力 式中σe —直接的等效应力，σb—分解的弯曲应力，τ—分解的扭转应力 获得的中值和半区域交变应力值在表1和表2给出 注：在调查的原始结果给出的值是以英制表示的，现已转换成SI单位表示表1 最大等效中值应力 （α=30º θ=0º）弯曲应力扭转应力等效应力中值应力指标Sbp分解中值平均值应力指标STP分解平均值N。