铝合金锻件的涡流检测

众所周知，涡流检测是一种无损检测技术，它以电磁感应为基础，利用试验线圈产生的交变磁场使导电材料产生涡电流，形成涡流磁场，再与线圈磁场相互作用而影响线圈的阻抗。不同材料或不同状态下产生的影响是不同的，因此可以通过电子仪表测出在这些影响下的阻抗变化，从而检测这些材料的物理性能、结构和冶金情况等的差异。

涡流检测对材料的电导率、磁导率是敏感的，而它们又与材料的合金成分、硬度及机械性能、热处理状态、冶金结构、晶粒大小、内应力等有关。本实验方案的目的就是试图对热处理后的铝合金锻件进行涡流导电率的测定，以对铝合金锻件的牌号、硬度和热处理质量等作间接的综合评价。

现时的铝合金锻件是经锻压成形、热处理(淬火时效)、酸洗后，经过硬度检查和分光(便携式看谱镜)检查，对于重要零件还需抽样做金相、机械性能检查。这些检查工序不仅费时费力，效率较低，而且不可避免地对成品零件有破坏(如打硬度的压坑、分光检查的电火花烧灼痕迹，而金相、机械性能试验则更是对试样完全破坏)。如果能够采用涡流检测技术，不但对零件毫无损坏，而且检测效率非常高(据现场测试，以涡流导电率检测代替硬度、分光检查，可提高工效10倍以上)。国内外已经有不少采用涡流导电率检测来检查材料硬度、机械性能、材料分选、过烧鉴别等的报道，有些已列入了正常的生产工序检验(例如美国道格拉斯飞机公司在铝合金锻件的原材料检验、锻件热处理质量检验中已采用了涡流导电率检查)。

我们的实验方法如下：

使用厦门产7501型涡流导电仪，按仪器说明书调整校对仪器，在铝合金锻件上选择面积大于探头面积两倍左右的平面上探测(避免边缘效应)。

测试结果见附表(均是在已经过硬度、分光检查和金相、机械性能抽样检查，认为检验合格的成品件上进行测试)。经过对8种牌号、151项11992件铝锻件(其中还包括1项镁合金锻件)，得出了有一定规律的数据，同时也得到以下几点看法：

(1)锻件上的检测面应平整(

6左右)、清洁，以利于探头平稳放置，防止接触不稳(提离效应影响)及砂土等损坏探头。

 

(2)可以看出，实测电导率值的范围波动越小，反映材质越均匀。

(3)对同一牌号的材料，尽管炉批号不同，但基本上在中心值正负1的范围内波动。

(4)涡流导电率测定的干扰因素很多，归结起来可包括以下三个方面：

①检测时探头放置的位置要正确平稳、统一;

②由于是在车间现场测试，环境温度的影响很大，因此仪器拿到现场后应开机稳定一段时间(一般为15分钟到半小时)后再开始测试，并保证标样、锻件与仪器的温度一致。

附表的测试结果中有一些数据波动较大，或者与预定控制范围出入较大就主要是这个原因，例如冬天测试时，靠近暖气片的锻件与远离暖气片的锻件，刚刚酸洗并经热水冲洗过的锻件与已经冷却下来的锻件，它们的电导率测试数据会有明显的差异，以及仪器一开机就工作时的测量值容易偏高或偏低，过一段时间后测量值才逐步稳定下来。

③仪器的校准应经常进行，在正常情况下最好每半小时校准一次，或者在有异常数值出现、探头摔碰以后、仪器搬动以后等，均应用仪器随带的标样对仪器进行校准，否则由于原先校准的平衡值漂移而造成测量误差。

(5)根据实际测试的结果，可以看出LD5的电导率范围与其他牌号区别最大，可直接通过电导率测定来间接判断其硬度、牌号是否正常，而LD7、LC4、LY11、LY16等牌号的铝合金电导率范围相互覆盖区较大，从鉴别牌号的角度来看尚需作进一步的工作，但从评定硬度及热处理质量均匀性来说是可行的。

对于未经热处理的，其电导率显著偏高(例如LD5在未热处理时的电导率高达25以上，LC4也是如此)，从而也可以利用电导率来鉴别其是否经过热处理。

除了LD5以外，其他牌号的铝合金锻件积累数据尚不够多，还需进一步积累总结。

以上仅是我们初步试验的结果，还有待进一步的完善和改进，不足之处恳请批评指正。

实验结果见附表。

(1984.2)

附表：铝合金锻件涡流电导率测试结果

表1  牌号：LD5  热处理：淬火+人工时效  硬度要求：HB≥100 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(22~24) 数量% 备注 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(22~24) 数量% 备注 1 114 22.6~24.0 100 HRB74~80 48 91 22.8~23.8 100 　 2 92 22.4~23.9 100 HRB69~80 49 146 23.0~24.0 100 　 3 40 22.4~23.7 100 HRB74~80 50 113 22.2~23.5 100 　 4 89 22.0~23.0 100 　 51 43 22.3~23.4 100 　 5 90 22.3~23.9 100 　 52 50 22.3~23.2 100 　 6 49 22.6~23.3 100 　 53 36 23.2~23.5 100 　 7 101 22.8~23.7 100 　 54 146 22.5~23.5 100 　 8 97 22.0~23.0 100 　 55 61 --- 100 　 9 84 22.0~22.8 100 其中22.3对应HRB78 56 181 21.6~23.4 98 　 10 61 22.2~23.0 100 　 57 101 21.5~22.7 94 HRB71~78 11 139 22.5~23.6 100 　 58 127 21.4~23.0 94 　 12 43 22.2~23.9 100 　 59 39 23.8~24.3 90 　 13 90 22.4~24.0 100 　 60 199 22.6~24.1 98 　 14 84 23.0~23.6 100 　 61 147 22.5~24.3 99 　 15 20 22.7~23.9 100 　 62 104 22.5~24.3 99 　 16 90 23.0~23.9 100 　 63 21 23.3~24.1 95 　 17 21 23.0~23.6 100 　 64 35 23.5~24.2 94 　 18 21 22.9~23.8 100 　 65 72 --- 97 超上差2件，最大24.3 19 5 22.9~23.2 100 　 66 59 --- 98 超上差1件(24.1) 20 14 22.6~23.1 100 　 67 66 --- 91 超上差6件，最大24.5 21 20 22.4~23.0 100 　 68 63 --- 81 超上差12件，最大24.4 22 25 22.5~23.5 100 　 69 62 --- 81 超上差12件，最大24.4 23 26 22.3~23.1 100 　 70 165 23.5~24.5 86 超上差23件，最大24.5 24 61 22.4~23.5 100 　 71 9 23.4~24.1 89 超上差1件(24.1) 25 12 23.3~23.7 100 　 72 61 23.5~24.2 84 　 26 11 22.5~23.2 100 　 73 45 23.3~24.3 80 　 27 64 22.4~24.0 100 　 74 100 21.2~23.0 82 HRB64~80 28 53 22.8~23.8 100 　 75 54 21.2~22.5 74 　 29 49 22.6~23.5 100 　 76 79 23.0~24.5 77 超上差18件，最大24.5 30 79 22.5~23.6 100 　 77 37 --- 70 超上差11件，最大24.7 31 20 22.5~23.2 100 　 78 45 --- 62 超上差17件，最大24.7 32 46 22.6~23.0 100 　 79 89 --- 64 超上差32件，最大24.8 33 21 23.0~23.5 100 　 80 118 --- 68 超上差38件，最大24.9 34 22 23.1~23.6 100 　 81 25 23.7~24.5 60 超上差10件，最大24.5 35 66 22.5~23.8 100 　 82 84 23.5~24.4 64 　 36 62 23.1~23.5 100 注1 83 49 23.7~24.3 67 　 37 69 22.0~22.9 100 　 84 99 21.1~23.0 55 HRB70~77,其中21.7对应HRB74 38 65 22.2~23.8 100 　 85 58 21.7~22.9 33 　 39 119 22.4~23.6 100 　 86 37 21.3~21.9 0 　 40 2 22.0 100 　 87 101 21.5~22.2 46 　 41 97 22.8~23.7 100 　 88 85 23.3~24.9 7 　 42 12 23.0~23.6 100 　 89 10 23.8~24.4 20 超上差8件，最大24.4 43 1 24.0 100 　 90 63 19.8~22.5 13 超上差55件，最小19.8 44 1 24.0 100 　 91 120 --- 22 超上差94件，最大25.5 45 2 24.0 100 　 92 111 --- 55 超上差50件，最大24.8 46 21 23.0~24.0 100 　 93 35 --- 49 超上差18件，最大24.4 47 158 22.1~23.5 100

以上共计93项6169件，在22~24范围的占87.5%

注1：其中一件电导率18.5，经光谱分析发现其材料为LD7，即为混料，其硬度HB108(HRB60)。

表2  牌号：LC4  热处理：淬火+人工时效  硬度要求：HB≥140 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(16~18) 数量% 备注 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(16~18) 数量% 备注 1 70 16.2~17.6 100 HRB83~94 13 50 16.6~17.4 100 　 2 62 16.0~17.9 100 HRB92~96 14 100 15.4~16.5 41 超下差59件,最小15.4 3 52 16.1~17.6 100 　 15 62 17.1~18.6 74 超上差16件,最大18.6 4 55 16.6~17.2 100 　 16 43 17.0~18.0 100 　 5 10 17.1~18.0 100 　 17 23 17.6~18.0 100 　 6 52 16.9~17.6 100 　 18 86 18.0~18.9 6 超上差81件,最大18.9 7 50 17.0~17.6 100 　 19 85 15.0~15.5 0 　 8 246 16.8~18.0 100 　 20 13 17.9~18.4 31 　 9 38 15.8~17.2 97 超下差1件(15.8) 21 50 18.0~18.6 14 　 10 85 16.8~18.2 93 超上差6件,最大18.2 22 103 17.3~18.3 94 　 11 42 17.8~19.2 19 超上差34件,最大18.6 23 112 17.0~18.2 96 　 12 19 18.2~18.6 0 　 24 65 17.3~18.7 75

以上共计24项1573件，在16~18范围的占72.5%。

表3  牌号：LD7  热处理：淬火+人工时效  硬度要求：HB117~148 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(18~20) 数量% 备注 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(18~20) 数量% 备注 1 12 17.7~19.0 75 HRB71~79 9 10 18.8~19.8 100 　 2 49 18.5~19.9 100 　 10 11 18.4~21.0 91 超上差1件（21.0） 3 79 18.0~20.5 77 　 11 12 19.0~20.0 100 　 4 99 18.7~20.6 63 　 12 136 17.8~20.0 99 超下差2件,最小17.8 5 44 18.7~20.0 100 　 13 60 19.2~22.5 85 超上差9件,最大22 6 86 18.0~20.7 77 　 14 149 --- 81 超上差28件,最大21 7 45 17.8~20.0 89 超下差5件,最小17.8 15 34 --- 44 超上差19件,最大21 8 10 20.0~21.6 10 超上差9件,最大21.6 16 47 --- 87 超上差6件,最大21

以上共计16项883件，在18~20范围的占79.9%。

表4  牌号：LF21  不经热处理  无硬度要求 零件序号 件数 实测电导率范围 备注 零件序号 件数 实测电导率范围 备注 1 52 23.5~25.3 　 5 194 25.3~27.5 　 2 106 23.6~25.7 　 6 304 25.0~27.4 　 3 21 25.0~26.0 　 7 126 23.2~28.6 　 4 199 25.0~27.0

以上共计7项1005件，在25~27范围的占80%。

表5  牌号：LY11  热处理：淬火+自然时效  硬度要求：HB≥95 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(18~20) 数量% 备注 零件序号 件数 实测电导率范围 占预定控制范围(18~20) 数量% 备注 1 99 18.5~18.9 100 　 4 925 17.8~18.7 100 　 2 257 18.3~19.8 37 　 5 81 18.6~19.2 78 超上差18件,最大19.2 3 99 18.0~18.6 100 　 6 243 --- 85 超上差37件,最大19.4

以上共计6项1704件，在17~19范围的占83.3%。

表6  牌号：LY16  热处理：淬火+人工时效  硬度要求：HB≥100 零件序号 件数 实测电导率范围 备注 零件序号 件数 实测电导率范围 备注 1 435 16.0~17.6 HRB75~80 3 45 17.4 　 2 114 16.0~16.8

以上共计3项594件，在16~18范围的占100%。

表7  牌号：LF2  不经热处理  无硬度要求 共计1项45件，实测电导率范围19.9~20.3

表8  牌号：MB15(变形镁合金)  热处理：人工时效  硬度要求：HB≥60 共计1项19件，实测电导率范围18.0~18.6，阳极化表面

以上共计8种牌号151项11992件。