基于3MA的气门弹簧硬度和残余应力深度的无损测试

文/ 发布于 2020-04-08 浏览次数：1701

在汽车或卡车中，气门弹簧常处于极端条件下。 因此，关于气门弹簧特性的要求是非常具有挑战性的：功率公差和松弛趋势都必须非常低，疲劳强度必须足够高。为了实现并确保很好的材料性能和加工质量，除了现代制造技术外，使用过程中质量保证方法也至关重要。为了评估生产质量，必须随机测试组件的机械和技术特性。 为此，在弹簧的内表面上以规则的间隔对弹簧的硬度和残余应力的深度分布进行采样。在破坏性的方法如常规的金相和X射线方法中，这种检查非常耗时且昂贵，因此阻碍了生产率的提高和经济可行性。

解决方案：

前面提到的破坏性测试方法可以被快速且经济高效的非破坏性测试方法所取代，所谓的“ 3MA”技术（3MA –»Mikromagnetische Multiparameter-Mikrostruktur- und -Spannungs--Analyse«，3MA:微磁、多参数、微观结构和应力分析，是IZFP超过30年持续研发的一种测定多种材料性能的综合无损检测技术。）。 作为硬件和成熟工艺的结合，3MA包含四种微磁测试方法：

▪       巴克豪森噪音分析(BN)、
▪       增量磁导率分析(△μ、
▪       切向磁场谐波分析(Ht)
▪       多频涡流分析(MFE)

图1：通过全自动（左）和手动（右）气门弹簧扫描仪检查气门弹簧

3MA可以对部件表层0-8mm深度范围内多个相关质量指标进行快速同步评估。同时综合分析不同微结构状态和应力引起的检测量变化。 将气门弹簧插入测试系统，然后测试过程是全自动的。 阀弹簧的内表面被传感器扫描时，阀弹簧逐渐旋转。 在每个测试位置，局部解析硬度分布的七个节点和残余应力分布的六个节点。 弹簧线圈的扫描花费不到一分钟的测量时间。 而类似的破坏性测量将需要几个小时。

3MA所有检测数据在同一个测量步骤中同时获得。测量速度可达每秒40次以上。根据预先设定好的工作曲线，系统将测量数据实时显示出来。3MA测量过程可以完全自动化，也可以集成到制造工艺中。3MA检测速度快，可以在生产节拍中或直接在生产步骤之后，确保100%地表征和分析材料。

对于校准，基材应取自当前生产的产品。 另外，生产特定的过程样品。 这套校准样品涵盖了要测试的目标量的整个范围，以及各种干扰变量（例如几何形状或物料批次）的预期变化范围。 校准后，即可使用3MA检查系统。 对于3MA的新应用，建议执行验证。