Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Методы контроля можно подразделить на разрушающие и неразрушающие.
Кроме того, при отработке технологии производят полный металлургический (разрушающий) контроль опытных отливок, целью которого является определение механических свойств самой отливки, ее структуры, выявление в ней дефектов и т.п. Разрушающему методу контроля подвергают обычно опытные детали для установления необходимости доработки, технологии литья перед запуском в серийное производство, а также детали, технологический процесс производства которых подвергся изменению. Этот метод предусматривает определение химического состава материала отливки, изучение ее макро- и микроструктуры и определение механических свойств образцов, вырезанных из тела отливки.
К неразрушающим методам контроля относятся следующие: 1) визуальный осмотр; 2) специальные виды контроля (рентгеновский, гамма-дефектоскопия, ультразвуковой, цветная дефектоскопия, (люминесцентный); 3) контроль размеров и чистоты поверхности; 4) контроль твердости; 5) испытания на герметичность.
Визуальному осмотру для выявления видимых дефектов подвергают все отливки. Однако мелкие наружные дефекты, а также внутренние дефекты могут быть выявлены только специальными видами контроля. В табл. 103 приведены схемы неразрушающих методов контроля и возможность их применения для алюминиевых отливок.
Метод рентгеновского контроля основан на свойстве рентгеновских лучей проникать через материал отливки. При этом интенсивность прошедших лучей обратно пропорциональна толщине просвечиваемых сечений, а при равной толщине — плотности материала. Рентгеновское изображение преобразуют с помощью рентгеновской пленки (фотометод) или флуоресцирующего экрана (визуальный флуороскопический метод).
Большее почернение участков рентгеновской пленки (большее свечение отдельных мест экрана) соответствует большей интенсивности падающих лучей, а следовательно, меньшей толщине или плотности просвечиваемых сечений. Большинство литейных дефектов усадочного и газового происхождения снижает плотность отливки и фиксируется в виде темных пятен на пленке или более ярких мест на светящемся экране.
Рентгеновский метод является наиболее эффективным для контроля внутренних дефектов в отливках из алюминиевых сплавов. Другие методы контроля — ультразвуковой и гамма-дефектоскопия не получили пока широкого применения, так как алюминиевые отливки, как правило, имеют сложную конфигурацию (что затрудняет использование ультразвука) и стенки относительно небольшой толщины, при просвечивании которых чувствительность рентгеновского метода выше, чем метода гамма-дефектоскопии.
Следует учитывать, что выявление трещин при рентгенопросвечивании зависит не только от их размера, но и от расположения в отливке. При больших углах между направлением рентгеновских лучей и плоскостью разрыва сплава (>15°) выявление трещин ухудшается, что является недостатком рентгеновского метода контроля.
В табл. 104 приведены наиболее эффективные, а также возможные схемы контроля деталей из алюминиевых сплавов в зависимости от толщины сечений.
При просвечивании сложных отливок с разными толщинами сечений на рентгенограмме получаются участки различной плотности, что может затруднить ее расшифровку. В таких случаях отливку разбивают на отдельные участки и подбирают режимы просвечивания для каждого участка. Иногда для выравнивания степени плотности используют компенсаторы, в качестве которых применяют фольгу тяжелых металлов (Cu, Pb, Sn), смесь пластилина с порошком просвечиваемого материала или же раствор хлористого бария в воде (35 ч. BaCl2 на 100 см3 воды).
Наиболее чувствительны капиллярные методы контроля наружных дефектов алюминиевых отливок: цветная дефектоскопия и люминесцентный контроль. Оба метода основаны на капиллярном проникновении жидкости, обладающей большой смачивающей способностью, в полости наружных дефектов контролируемых отливок. В смачивающую жидкость вводят либо краситель (цветная дефектоскопия), либо люминесцирующую добавку (люминесцентный метод).
Технологический процесс контроля капиллярными методами, показанный на рис. 92, состоит из следующих операций, общих для обоих методов: подготовки отливки, нанесения проникающей жидкости, удаления излишков жидкости с поверхности, нанесения на поверхность отливки веществ с большой адсорбционной способностью, «проявления дефектов», осмотра отливки.
Метод цветной дефектоскопии рекомендуется для контроля механически обработанных поверхностей отливок или для отливок, полученных точными методами литья, так как чувствительность выявления дефектов на грубых поверхностях значительно снижается. Отливку очищают от загрязнения и обезжиривают промывкой сначала в бензине, а затем — в ацетоне. Остатки ацетона удаляют путем нагрева отливки при 50—80° С. Затем на поверхность отливки, охлажденной до комнатной температуры, наносят красную краску (проникающую жидкость с красителем) одного из следующих составов:
1) 95% бензола, 5% трансформаторного масла, 10 г/л смеси красителя «судан IV» или жирорастворимого анилинового;
2) 20% бензола, 80% топлива T-1 (TC-1), 10 г/л смеси красителя.
После выдержки в течение 5—10 мин красную краску удаляют с поверхности отливки и наносят на нее проявляющую белую краску одного из следующих составов:
1) 70% коллодия на эфиро-спиртовой основе, 25% бензола, 5% ацетона;
2) 60% коллодия на ацетоне, 40% бензола, 50 г/л смеси белил цинковых густотертых.
Краску наносят равномерным слоем толщиной 5— 20 MKM с помощью распылителя или кистъю. Вместо краски часто используют порошок силикагеля или зубной. Через 15—20 мин после нанесения белой краски приступают к осмотру отливки. На белом фоне в местах расположения дефектов видны характерные красные пятна и линии: поры и мелкие раковины образуют различной величины пятна и точки; трещины — тонкие линии, степень яркости которых зависит от глубины трещин, межкристаллитная коррозия — тонкую сетку.
Следует учитывать, что в состав красок входят токсичные, легко воспламеняющиеся вещества. Поэтому при контроле методом цветной дефектоскопии следует соблюдать правила техники безопасности и санитарные правила при работе с красками, в состав которых входит бензол.
Люминесцентный метод рекомендуется как межоперационный контроль отливок после литья и термической обработки, а также после промежуточной и окончательной механической обработки.
Перед нанесением люминесцентной жидкости отливки очищают от загрязнения и обезжиривают. В качестве люминесцентной жидкости используют следующие составы;
1) 65% керосина, 25% трансформаторного масла, 10% бензина;
2) 50% керосина, 25% машинного масла, 25% бензина;
3) 90% керосина, 10% автола. Применяется также жидкость «Шубекол» и ряд других составов.
После нанесения люминесцентной жидкости отливку выдерживают на воздухе в течение 10—20 мин, а затем жидкость удаляют промывкой в проточной воде, обдувкой воздухом, протиркой ветошью, смоченной в бензине с сухими опилками. После промывки в воде отливку просушивают при 50—60° С. Следует тщательно удалять жидкость с поверхности, так как остатки ее понижают контрастность свечения дефектных участков, снижая чувствительность метода контроля.
Для «проявления» дефектов на поверхность отливки наносят мелкодисперсный порошок, обладающий высокой поглотительной способностью (окись магния, тальк, силикагель). Порошок извлекает люминесцентную жидкость из полости дефекта, обрисовывая его контуры. Отливку, покрытую порошком, выдерживают в течение 5—20 мин, при этом время выявления зависит как от конфигурации отливки, так и от требуемой чувствительности контроля (с увеличением времени выявления чувствительность метода возрастает).
Отливку осматривают в ультрафиолетовых лучах; при этом дефекты обнаруживаются в виде ярких зеленых или голубых линий и пятен.
Дефектоскоп ЛД-4 предназначен для выявления дефектов в немагнитных материалах люминесцентным методом. Дефектоскоп представляет собой стационарную установку, в которой смонтированы блок электропитания, панель управления, устройства для покрытия изделий люминесцирующим составом, промывки, просушки и ультрафиолетового облучения.
Ниже приводится техническая характеристика люминесцентного дефектоскопа ЛД-4:
Метод радиационной интроскопии (обнаружение дефектов в материалах с использованием преобразователей ионизирующих излучений в видимый свет и телевизионной техники) позволяет получать изображения дефектов контролируемых деталей непосредственно в момент их просвечивания. Кроме того, он позволяет широко использовать принципы стереоскопии для определения глубины залегания дефектов в изделии во время его просвечивания без снижения скорости контроля.
Контроль качества отливок при помощи ультразвука основан на поглощении и отражении звуковых волн в твердых телах. При этом методе к детали подводится направленный поток колебаний сверхзвуковой частоты, идущих от специального генератора. Необходимая частота определяется состоянием поверхности, величиной зерна исследуемого материала и размерами ожидаемых пороков. Для обнаружения мелких пороков необходимы большие частоты, однако с ростом частоты усиливается влияние других факторов, уменьшающих чувствительность метода, так что именно от них зависит верхний предел применяемых частот.
Установка «Сплав-1» предназначена для автоматического ультразвукового контроля изделий из легких сплавов с целью выявления и регистрации дефектов, являющихся нарушением сплошности металла (раковины, трещины, расслоения, металлические и неметаллические включения, зоны рыхлоты и др.). Установка состоит из иммерсионной ванны и пульта управления с дефектоскопической и регистрирующей аппаратурой. Минимально выявляемый дефект эквивалентен контрольному отражателю диаметром 3 мм.
Ниже приведена техническая характеристика установки «Сплав-1»:
Регистрирующим устройством в этой установке служит быстродействующий самопишущий прибор Н-320-5.
Ультразвуковая дефектоскопия является высокопроизводительным надежным методом контроля. Пока этот метод нашел широкое распространение только для определения качества заготовок и деталей несложной формы. Однако проведенные теоретические и экспериментальные исследования убедительно показывают возможность применения ультразвука для контроля качества деталей достаточно сложной конфигурации. Для этого применяют испытательные головки с контактными поверхностями, выполненными по форме участка детали, через которые осуществляется ввод ультразвуковых колебаний.
Этот метод эффективен также для контроля деталей в условиях эксплуатации и позволяет обнаруживать дефекты (усталостные трещины и др.) на ранних стадиях их образования. Для выявления усталостных трещин в поверхностных слоях деталей может быть рекомендован также электроиндуктивный дефектоскоп марки ДНМ-15. Дефект определяется методом вихревых токов по стрелочному индикатору. Ниже приводится техническая характеристика электроиндуктивного дефектоскопа ДНМ-15:
Как уже говорилось, повышение чистоты поверхности литых деталей является важным вопросом литейного производства. Однако до сих пор нет достаточно простых и производительных методов контроля шероховатости поверхности отливок. Такие методы контроля, как оптический, тепловой, профилирования и др., не могут обеспечить быстрого и высококачественного контроля чистоты поверхности детален сложной конфигурации в условиях серийного производства.
Качество поверхности определяется чаще всего при визуальном осмотре по сравнению с эталонной отливкой. Отливки корпусного типа, работающие под давлением (внутренним) жидкости или газа, подвергают контролю на герметичность. Для этого все отверстия в отливке заглушают специальными пробками и на специальных стендах подводят жидкость (воду, керосин, и т. п.) или газ во внутреннюю полость под определенным давлением. Обычно отливки испытывают под давлением, в 1,5—2,0 раза превышающим рабочие давления по чертежу. Качество отливки оценивается по появлению на ее поверхности следов жидкости или пузырьков воздуха.