常見鑄造缺陷分析及質(zhì)量檢測方法概述-見習(xí)生專業(yè)論文

常見鑄造缺陷分析及質(zhì)量檢測方法概述The analysis of frequent casting flaw and summary of detect method摘要：簡要說明了鑄造缺陷的種類及產(chǎn)生原因，重點闡述了缺陷質(zhì)量控制及方法，并對實際生產(chǎn)中易出現(xiàn)的缺點作了說明，最后對無損檢測技術(shù)作了補充說明。Abstract: The types and causes of casting flaw are briefly introduced, focused on the method and control of casting flaw, and described the problems in production, finally, introduced some noninvasive testing technology. 關(guān)鍵詞：鑄造缺陷 質(zhì)量檢測 無損檢測Key words: casting flaws ；quality detecting； noninvasive testing technology1鑄造缺陷的種類在鑄造生產(chǎn)過程中，常見的缺陷有：氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足等，下面我們簡要介紹一下各個類型的缺陷以及防治方法。 1.1氣孔 氣體在金屬液結(jié)殼之前未及時逸出，在鑄件內(nèi)生成的孔洞類缺陷。氣孔的內(nèi)壁光滑，明亮或帶有輕微的氧化色。鑄件中產(chǎn)生氣孔后，將會減小其有效承載面積，且在氣孔周圍會引起應(yīng)力集中而降低鑄件的抗沖擊性和抗疲勞性。氣孔還會降低鑄件的致密性，致使某些要求承受水壓試驗的鑄件報廢。另外，氣孔對鑄件的耐腐蝕性和耐熱性也有不良的影響。防止氣孔的產(chǎn)生：降低金屬液中的含氣量，增大砂型的透氣性，以及在型腔的最高處增設(shè)出氣冒口等。 1.2粘砂 鑄件表面上粘附有一層難以清除的砂粒稱為粘砂。粘砂既影響鑄件外觀，又增加鑄件清理和切削加工的工作量，甚至?xí)绊憴C器的壽命。防止粘砂：在型砂中加入煤粉，以及在鑄型表面涂刷防粘砂涂料等。 1.3夾砂 在鑄件表面形成的溝槽和疤痕缺陷，在用濕型鑄造厚大平板類鑄件時極易產(chǎn)生。鑄件中產(chǎn)生夾砂的部位大多是與砂型上表面相接觸的地方，型腔上表面受金屬液輻射熱的作用，容易拱起和翹曲，當翹起的砂層受金屬液流不斷沖刷時可能斷裂破碎，留在原處或被帶入其它部位。鑄件的上表面越大，型砂體積膨脹越大，形成夾砂的傾向性也越大。 1.4砂眼 在鑄件內(nèi)部或表面充塞著型砂的孔洞類缺陷。 1.5脹砂 澆注時在金屬液的壓力作用下，鑄型型壁移動，鑄件局部脹大形成的缺陷。 為了防止脹砂，應(yīng)提高砂型強度、砂箱剛度、加大合箱時的壓箱力或緊固力，并適當降低澆注溫度，使金屬液的表面提早結(jié)殼，以降低金屬液對鑄型的壓力 1.6冷隔和澆不足 液態(tài)金屬充型能力不足，或充型條件較差，在型腔被填滿之前，金屬液便停止流動，將使鑄件產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷?！?】澆不足時，會使鑄件不能獲得完整的形狀；冷隔時，鑄件雖可獲得完整的外形，但因存有未完全融合的接縫，鑄件的力學(xué)性能嚴重受損【2】。 防止?jié)膊蛔愫屠涓簦禾岣邼沧囟扰c澆注速度。2鑄件質(zhì)量檢驗 2.1鑄件質(zhì)量檢測分類2.2 鑄件外觀質(zhì)量檢驗方法 2.2.1常見鑄造缺陷的特征及識別（1）如下圖a）飛翅 b）毛刺 c）脈紋(2)多肉類缺陷 多肉類缺陷主要有：飛翅（飛邊、披縫）、毛刺、抬型（抬箱）、脹砂、沖砂、掉砂和外滲物（外滲豆）?！?】(3)孔洞類缺陷 孔洞類缺陷主要有氣孔、針孔、縮孔、縮松和疏松。a) 氣孔 b)表面氣孔 c) 針孔 d)表面針孔(4) 縮孔，縮松，冷裂 縮孔、縮松、疏松示意圖 冷裂示意圖 （5）裂紋、冷隔類缺陷 要有冷裂、熱裂、白點（發(fā)裂）、冷隔和熱處理裂紋。發(fā)現(xiàn)這類缺陷時，鑄件一般應(yīng)予以報廢。 a)縱向斷面 b)橫向腐蝕斷面 熱裂示意圖冷隔示意圖 a）一般冷隔 b）斷流冷隔 c）熔合不良（6）表面缺陷缺陷主要有：由砂型膨脹引起的夾砂類缺陷（包括鼠尾、溝槽、夾砂結(jié)巴等）；由金屬液對砂型表面的熱作用、化學(xué)作用和機械滲透作用引起的粘砂類缺陷（包括化學(xué)粘砂、機械粘砂、熱粘砂、表面粗糙等），以及皺皮和縮陷等。 a）鼠尾 b）溝槽 c）夾砂結(jié)疤 粘砂和表面粗糙度示意圖 a）機械粘砂 b）化學(xué)粘砂 c）熱粘砂d）表面粗糙度（7）形狀及重量差錯類缺陷鑄件的尺寸、形狀和重量與圖樣或技術(shù)條件的規(guī)定不符，主要有：尺寸和重量差錯、變形、錯形（錯箱）、偏芯（漂芯）、椿移等【4】。（8）夾雜類缺陷常見的缺陷之一。根據(jù)夾雜缺陷的形成原因和表現(xiàn)形式，主要分為金屬夾雜物、夾渣和砂眼三種。后兩種夾雜物統(tǒng)稱為非金屬夾雜物。2.3鑄件內(nèi)在質(zhì)量檢驗 鑄件內(nèi)在質(zhì)量是通常是指其室溫狀態(tài)時的力學(xué)性能，金相組織及化學(xué)成分，內(nèi)部缺陷等，對于特殊用途的鑄件，還應(yīng)包括如下一些特殊性能，如高（低）溫力學(xué)性能、耐磨性、耐蝕性、減振性、承壓密封性、電學(xué)、磁學(xué)性能等等。2.3.1鑄造內(nèi)在質(zhì)量檢驗分類（1）金相檢驗（2）學(xué)性能檢驗（3）化學(xué)成分檢驗（4）鑄件內(nèi)部缺陷檢驗3常用無損檢測方法無損檢測方法很多，據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，【5】其認為可分為六大類約70余種。但在實際應(yīng)用中比較常見的有以下五種，也就是我們所說的常規(guī)的無損檢測方法： 3.1目視檢測（VT）目視檢測，是國內(nèi)實施的比較少，但在國際上非常重視的無損檢測第一階段首要方法。按照國際慣例，目視檢測要先做，以確認不會影響后面的檢驗，再接著做四大常規(guī)檢驗。例如BINDT的PCN認證，就有專門的VT1、2、3級考核，更有專門的持證要求。經(jīng)過國際級的培訓(xùn)，其VT檢測技術(shù)會比較專業(yè)，而且很受國際機構(gòu)的重視。 VT常常用于目視檢查焊縫，焊縫本身有工藝評定標準，都是可以通過目測和直接測量尺寸來做初步檢驗，發(fā)現(xiàn)咬邊等不合格的外觀缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的儀器檢測。例如焊接件表面和鑄件表面較多VT做的比較多，而鍛件就很少，并且其檢查標準是基本相符的?！?】3.2射線照相法（RT）是指用X或g射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法，該方法是最基本的，應(yīng)用最廣泛的一種非破壞性檢驗方法。 3.2.1、射線照相檢驗法的原理：射線能穿透肉眼無法穿透的物質(zhì)使膠片感光，當X射線或r射線照射膠片時，與普通光線一樣，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產(chǎn)生潛影，由于不同密度的物質(zhì)對射線的吸收系數(shù)不同，照射到膠片各處的射線能量也就會產(chǎn)生差異，便可根據(jù)暗室處理后的底片各處黑度差來判別缺陷【7】。 3.2.2、射線照相法的特點：射線照相法的優(yōu)點和局限性總結(jié)如下： a.可以獲得缺陷的直觀圖像，定性準確，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確； b.檢測結(jié)果有直接記錄，可長期保存； c. 對體積型缺陷（氣孔、夾渣、夾鎢、燒穿、咬邊、焊瘤、凹坑等）檢出率很高，對面積型缺陷（未焊透、未熔合、裂紋等），如果照相角度不適當，容易漏檢； d.具有輻射生物效應(yīng)， 能夠殺傷生物細胞，損害生物組織，危及生物器官的正常功能【8】。 總的來說，RT的特性是定性更準確，有可供長期保存的直觀圖像，總體成本相對較高，而且射線對人體有害，檢驗速度會較慢。 3.3超聲波檢測（UT）3.3.1超聲波檢測的定義：通過超聲波與試件相互作用，就反射、透 射和散射的波進行研究，對試件進行宏觀幾何特性測量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測和表征，并進而對其特定應(yīng)用性進行評價的技術(shù)。 3.3.2超聲波工作的原理：主要是基于超聲波在試件中的傳播特性。 a.聲源產(chǎn)生超聲波，采用一定的方式使超聲波進入試件； b.超聲波在試件中傳播并與試件材料以及其中的缺陷相互作用，使其傳播方向或特征被改變； c.缺陷定位較準確； d.對面積型缺陷的檢出率較高； e.靈敏度高，可檢測試件內(nèi)部尺寸很小的缺陷【9】； f.檢測成本低、速度快，設(shè)備輕便，對人體及環(huán)境無害，現(xiàn)場使用較方便。 3.3.3超聲波檢測的局限性： a.對試件中的缺陷進行精確的定性、定量仍須作深入研究； b.對具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的試件進行超聲檢測有困難； c.缺陷的位置、取向和形狀對檢測結(jié)果有一定影響； d.材質(zhì)、晶粒度等對檢測有較大影響； e.以常用的手工A型脈沖反射法檢測時結(jié)果顯示不直觀，且檢測結(jié)果無直接見證記錄。 3.4磁粉檢測（MT）3.4.1.磁粉檢測的原理：鐵磁性材料和工件被磁化后，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小【10】。 3.4.2 磁粉檢測的適用性和局限性： a.磁粉探傷適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如可檢測出長0.1mm、寬為微米級的裂紋），目視難以看出的不連續(xù)性。 b.磁粉檢測可對原材料、半成品、成品工件和在役的零部件檢測，還可對板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄鋼件及鍛鋼件進行檢測。 c.可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點、折疊、冷隔和疏松等缺陷。 3.5滲透檢測（PT）3.5.1.液體滲透檢測的基本原理：零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細管作用下，經(jīng)過一段時間，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中；經(jīng)去除零件表面多余的滲透液后，再在零件表面施涂顯像劑，同樣，在毛細管的作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下（紫外線光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被現(xiàn)實，（黃綠色熒光或鮮艷紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。 3.5.2.滲透檢測的優(yōu)點： a.可檢測各種材料，金屬、非金屬材料；磁性、非磁性材料；焊接、鍛造、軋制等加工方式； b.具有較高的靈敏度（可發(fā)現(xiàn)0.1m寬缺陷） c.顯示直觀、操作方便、檢測費用低。 參考文獻：1 李魁盛. 鑄造工藝及原理. 北京：機械工業(yè)出版社，19892 胡彭生. 砂型. 上?？萍汲霭嫔?，19823 昆明工學(xué)院. 造型材料. 北京：機械工業(yè)出版社，19864 J，M. 朱蘭主編. 質(zhì)量控制手冊. 上海科技文獻出版社