常见铸造缺陷分析及质量检测方法概述-见习生专业论文

常见铸造缺陷分析及质量检测方法概述The analysis of frequent casting flaw and summary of detect method摘要：简要说明了铸造缺陷的种类及产生原因，重点阐述了缺陷质量控制及方法，并对实际生产中易出现的缺点作了说明，最后对无损检测技术作了补充说明。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. 关键词：铸造缺陷 质量检测 无损检测Key words: casting flaws ；quality detecting； noninvasive testing technology1铸造缺陷的种类在铸造生产过程中，常见的缺陷有：气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足等，下面我们简要介绍一下各个类型的缺陷以及防治方法。 1.1气孔 气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑，明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后，将会减小其有效承载面积，且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。防止气孔的产生：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处增设出气冒口等。 1.2粘砂 铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿命。防止粘砂：在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。 1.3夹砂 在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷，在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方，型腔上表面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎，留在原处或被带入其它部位。铸件的上表面越大，型砂体积膨胀越大，形成夹砂的倾向性也越大。 1.4砂眼 在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。 1.5胀砂 浇注时在金属液的压力作用下，铸型型壁移动，铸件局部胀大形成的缺陷。 为了防止胀砂，应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力，并适当降低浇注温度，使金属液的表面提早结壳，以降低金属液对铸型的压力 1.6冷隔和浇不足 液态金属充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金属液便停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。【1】浇不足时，会使铸件不能获得完整的形状；冷隔时，铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全融合的接缝，铸件的力学性能严重受损【2】。 防止浇不足和冷隔：提高浇注温度与浇注速度。2铸件质量检验 2.1铸件质量检测分类2.2 铸件外观质量检验方法 2.2.1常见铸造缺陷的特征及识别（1）如下图a）飞翅 b）毛刺 c）脉纹(2)多肉类缺陷 多肉类缺陷主要有：飞翅（飞边、披缝）、毛刺、抬型（抬箱）、胀砂、冲砂、掉砂和外渗物（外渗豆）。【3】(3)孔洞类缺陷 孔洞类缺陷主要有气孔、针孔、缩孔、缩松和疏松。a) 气孔 b)表面气孔 c) 针孔 d)表面针孔(4) 缩孔，缩松，冷裂 缩孔、缩松、疏松示意图 冷裂示意图 （5）裂纹、冷隔类缺陷 要有冷裂、热裂、白点（发裂）、冷隔和热处理裂纹。发现这类缺陷时，铸件一般应予以报废。 a)纵向断面 b)横向腐蚀断面 热裂示意图冷隔示意图 a）一般冷隔 b）断流冷隔 c）熔合不良（6）表面缺陷缺陷主要有：由砂型膨胀引起的夹砂类缺陷（包括鼠尾、沟槽、夹砂结巴等）；由金属液对砂型表面的热作用、化学作用和机械渗透作用引起的粘砂类缺陷（包括化学粘砂、机械粘砂、热粘砂、表面粗糙等），以及皱皮和缩陷等。 a）鼠尾 b）沟槽 c）夹砂结疤 粘砂和表面粗糙度示意图 a）机械粘砂 b）化学粘砂 c）热粘砂d）表面粗糙度（7）形状及重量差错类缺陷铸件的尺寸、形状和重量与图样或技术条件的规定不符，主要有：尺寸和重量差错、变形、错形（错箱）、偏芯（漂芯）、椿移等【4】。（8）夹杂类缺陷常见的缺陷之一。根据夹杂缺陷的形成原因和表现形式，主要分为金属夹杂物、夹渣和砂眼三种。后两种夹杂物统称为非金属夹杂物。2.3铸件内在质量检验 铸件内在质量是通常是指其室温状态时的力学性能，金相组织及化学成分，内部缺陷等，对于特殊用途的铸件，还应包括如下一些特殊性能，如高（低）温力学性能、耐磨性、耐蚀性、减振性、承压密封性、电学、磁学性能等等。2.3.1铸造内在质量检验分类（1）金相检验（2）学性能检验（3）化学成分检验（4）铸件内部缺陷检验3常用无损检测方法无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，【5】其认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下五种，也就是我们所说的常规的无损检测方法： 3.1目视检测（VT）目视检测，是国内实施的比较少，但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法。按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响后面的检验，再接着做四大常规检验。例如BINDT的PCN认证，就有专门的VT1、2、3级考核，更有专门的持证要求。经过国际级的培训，其VT检测技术会比较专业，而且很受国际机构的重视。 VT常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定标准，都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表面和铸件表面较多VT做的比较多，而锻件就很少，并且其检查标准是基本相符的。【6】3.2射线照相法（RT）是指用X或g射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。 3.2.1、射线照相检验法的原理：射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷【7】。 3.2.2、射线照相法的特点：射线照相法的优点和局限性总结如下： a.可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确； b.检测结果有直接记录，可长期保存； c. 对体积型缺陷（气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等）检出率很高，对面积型缺陷（未焊透、未熔合、裂纹等），如果照相角度不适当，容易漏检； d.具有辐射生物效应， 能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正常功能【8】。 总的来说，RT的特性是定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。 3.3超声波检测（UT）3.3.1超声波检测的定义：通过超声波与试件相互作用，就反射、透 射和散射的波进行研究，对试件进行宏观几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。 3.3.2超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。 a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件； b.超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变； c.缺陷定位较准确； d.对面积型缺陷的检出率较高； e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷【9】； f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。 3.3.3超声波检测的局限性： a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究； b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难； c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响； d.材质、晶粒度等对检测有较大影响； e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。 3.4磁粉检测（MT）3.4.1.磁粉检测的原理：铁磁性材料和工件被磁化后，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小【10】。 3.4.2 磁粉检测的适用性和局限性： a.磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性。 b.磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测。 c.可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。 3.5渗透检测（PT）3.5.1.液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。 3.5.2.渗透检测的优点： a.可检测各种材料，金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式； b.具有较高的灵敏度（可发现0.1m宽缺陷） c.显示直观、操作方便、检测费用低。 参考文献：1 李魁盛. 铸造工艺及原理. 北京：机械工业出版社，19892 胡彭生. 砂型. 上海科技出版社，19823 昆明工学院. 造型材料. 北京：机械工业出版社，19864 J，M. 朱兰主编. 质量控制手册. 上海科技文献出版社