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QASS系统裂纹能量值考察与设定优化摘要：轴类零件在热处理后的校直过程中，因受压力作用存在产生校直裂纹的风险，传统上手工校直无法监控裂纹的发生，只能通过校直后的磁粉探伤来检查裂纹。当前先进的自动校直机配备QASS系统能够在线监测裂纹的产生，当裂纹能量值超过某个设定值时即判该零件有裂纹，隔离甩出。通过对QASS系统裂纹能量值记录信息的研读，结合裂纹零件的磁粉探伤结果建立数据库，考察QASS和裂纹的对应关系，达到根据不同结构零件设定不同裂纹能量值的目的，提高校直合格率的同时，降低了校直裂纹的风险。关键词：校直;裂纹;QASS;探伤;能量值;优化1. 校直裂纹问题的提出轴类零件在热处理后存在一定的变形，这种变形会影响后续外圆和齿面的加工，导致零件磨不光，因此需要在热处理后对轴类进行校直。校直的过程一般是先检测指定位置相对中心孔的变形量，然后选择校直点施加一定压力，使零件该点发生一定形变达到变形量合格的目的。为防止零件在卸除压力后反弹，通常施加的压力要使零件发生塑性变形，把零件的“高点”压成“低点”，即“过往矫正”，“低点”发生的向下变形可以和零件卸除压力后的反弹互相抵消一部分，零件就可能形变合格，如图1、图2、图3所示。当零件承受的拉应力超过材料的抗拉强度时就会有裂纹产生，如图4所示。所以只要是校直过程，就有受压力作用存在产生校直裂纹的风险，而传统上手工校直无法监控裂纹的发生，当听到金属断裂声时零件已经产生了目视可见的裂纹。A高点图1 压力A低点图2相对于手工校直，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。它工作的基本原理金属受拉应力产生裂纹时会发射出声波，声波沿金属传播，通过在压头上附着的探头被动式接收金属断裂声波，耦合转换为电信号，当信号强度超过设定值时即判断零件产生了裂纹。这个信息传递给校直系统发出指令，产生裂纹的零件被机器甩出隔离，通过这种方法筛分有无裂纹的零件。QASS系统拥有*优势，但是存在一个基本性的问题设定值如何确定？我公司数套QASS系统，分布在不同的校直机上，校直不同的零件，其裂纹能量值均为初始状态值50，如图4。该值为厂家设置，只能代表厂家积累的零件类型，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，可以达到降低裂纹率的效果，降低校直裂纹的风险。2. 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。振幅图能量值曲线3. 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（占裂纹率比重达90%以上），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；4. 考察试验的过程4.1非典型裂纹图谱的验证4.1.1验证实施过程通过对1283个QASS图谱的分析，筛选出4个非典型裂纹图谱，如图所示，这些图谱有以下几个规律：1、 发生频次不高，4个图谱总共计数131，约占比例10.2%；2、 不分零件品种连续发生，在一段时间内集中出现这样的图谱，即使切换了不同零件和程序，记录的图谱总是相似的；3、 持续时间不长，相对于其他类型的图谱，这些图谱发生的时间段跨度不长，一般发生在1-2个班次，最长持续1-2天 根据上述规律，我们认为这4个图谱应当是受环境、机械、电气等方面的干扰而生成，并非零件产生了裂纹导致。因为发生频次较低，4个图谱总共收集了42件（涵盖输入轴、中间轴和输出轴），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）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：18765432总计剖检3个零件，取样3X8=24块，检查24*2=48个切面，均未发现裂纹（见表）4.1.2验证的结论根据试验的结果，4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，QASS记录到的信息实际上是环境、机械、电气等方面的背景噪音或异常声源，由此我们得到两个结论：1、 上述4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4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。4.2典型裂纹图谱的验证4.2.1验证实施过程通过对1283个QASS图谱的分析，筛选出发生频次高的中间轴和输出轴裂纹图谱，发生率约为81%，如图所示： 图*中间轴裂纹图谱 图*输出轴裂纹图谱按照裂纹能量值依次设定为1-20、20-50、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1-20的零件共计63件，探伤未发现裂纹；剖检能量为20的零件未发现裂纹，见表2、 收集能量值为20-50的零件共计61件，探伤未发现裂纹；剖检能量值为50的零件未发现裂纹，见表3、 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4、 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：输出轴探伤裂纹中间轴探伤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： 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。123456784.2.2验证的结论综合上述4.2.1的4种验证过程和结果，我们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。5. 降低其他因素对校直裂纹的影响5.1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，我们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，见表初始变形量0.2mm0.20.3mm0.30.4mm0.40.6mm0.60.8mm0.8mm校直裂纹率00.1%0.35%2%19%76%我司零件渗碳淬火后的初始变形量分布统计见下表，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。5.2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，该模式具有校直节拍快的优点。但是对于结构复杂、长度较长、截面变化多的特殊零件却容易压反，导致校直机反复在径跳最高点（最大变形量）和邻近点重复校直，极易引发校直裂纹。我们通过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。6.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，我司重新调整了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