 |
Дефекты и контроль качества отливок
|
|
|
|
9.1 Характерные дефекты и методы их диагностики
К основным видам брака в стальном литье относятся: усадочные раковины и пористость, газовые раковины и пористость, трещины горячие и холодные, пригар, коробление, песчаные раковины и засоры, ликвация и флокены, ужимина.
Газовая пористость. Тонкие раковины или поры в металле, которые вызваны поглощенными газами с последующим их выделением в процессе затвердевания металла.
Газовые раковины. Раковины в шве или отливке, которые образованы газом, выделяющимся из расплавленного металла во время затвердевания. Газовые раковины могут встречаться индивидуально или скоплениями в затвердевающем металле.
Холодные трещины. Трещины в холодном или почти холодном литом металле, образующиеся благодаря чрезмерным внутренним напряжениям, вызванным усадкой. Часто возникают, когда форма слишком жесткая или отливка имеет неподходящую конструкцию. Три фактора способствуют образованию холодных трещин: напряжение (например, из-за теплового расширения и усадки), высокое содержание водорода в присадочном материале и особенности микроструктуры (слой мартенсита наиболее склонен к трещинообразованию, феррит и бейнит менее склонны).
Пригар. Смесь песка и литого металла, налипшая на поверхность отливки. В некоторых образцах — может иметь сходство с заливом металла.
Засор. Дефект, состоящий из смеси песка и металла, внедрившийся в поверхность отливки.
Ликвация. Отделение легкоплавкой составляющей сплава от остальных, встречающееся в сплавах, имеющих широкий интервал температур плавления. Частичное оплавление сплава, обычно в результате дендритной ликвации или других неоднородностей состава.
|
|
|
Коробление. Искажение формы, характеризующееся неустойчивостью и боковым отклонением. Возникает при сжатии и структурных превращениях. При деформировании металлов выпуклости, изгибы, петли или другие волнообразные дефекты, вызванные сжимающими напряжениями.
Ужимина. Грубый, слегка приподнятый дефект на поверхности отливки, покрытый тонким слоем пористого металла, под которым находится пористая структура или полость, обычно содержащая слой песка; дефект обыкновенно встречается в тонкостенных частях отливки или вблизи горячих участков литейной формы [24].
9.2 Механизмы образования и способы профилактики дефектов
Условия для образования дефектов могут появиться на всех этапах производства, начиняя с проектирования отливки. Особенно ответственным является этап проектирования технологического процесса. От правильного расположения отливки в форме, конструкции литниковой системы, наличия и расположения холодильников, прибылей и от других факторов зависят условия для направленной кристаллизации и получения плотного металла отливок. Существенное значение имеют правильно выбранные параметры технологического процесса температура и скорость заливаемого металла, составы формовочных и стержневых смесей, режимы термообработки и т.д. Влияет на качество отливки уровень технологической дисциплины и профессионализм производственников (мастером, формовщиков, стерженщиков, плавильщиков, заливщиков). В значительной степени качество отливок зависит и от качества исходным материала (шихтовых, формовочных и др.).
Несоответствие массы отливки заданной по чертежу возникает в следствии неправильно назначенной усадки при разработке модельного комплекта, а также неточной сборки формы.
Спай и недолив в отливках образуются от неслившихся потоков металла, потерявших жидкотекучесть и затвердевших до заполнения всей формы.
|
|
|
Заливы на отливке возникают обычно по разъёму формы вследствии изношенности опок, их коробления, а также из-за недостаточного крепления формы.
Для получения информации о показателях качества применяют как разрушающие, так и неразрушающие методы контроля.
Разрушающий контрольможет проводиться как на специальных образцах, отливаемых одновременно с отливкой, так и на образцах, вырезанных из различных частей отливки. Разрушающие методы контроля сопровождаются полным или частичным разрушением отливки или специально прилитой к ней пробы. Такие методы контроля дороги и трудоемки, поэтому применяются для выборочного контроля отдельных отливок.
Неразрушающий контрольоставляет отливку целой, пригодной к эксплуатации, поэтому методы такого контроля наиболее важны в современных условиях производства.
При люминесцентном методе на поверхность отливки наносят слой раствора, способного светиться в ультрафиолетовых лучах. Раствор затекает в тонкие трещины поры и раковины. Раствор смывают и после сушки на поверхность наносят тонкоизмельченный силикагель, способный впитывать флюоресцирующий раствор, оставшийся в углублениях и трещинах. Отливку устанавливают под источник ультрафиолетового света и по яркому свечению порошка определяют место и размеры поверхностных дефектов.
Магнитную дефектоскопию применяют для выявления в отливках из магнитных сплавов поверхностных трещин и внутренних дефектов, расположенных на глубине до 2 мм. Отливку намагничивают и покрывают тончайшим магнитным порошком или суспензией порошка в воде или масле. По искажению силовых магнитных линий и возникновению бугорков из магнитного порошка судят о размерах и форме дефекта.
Метод цветовой дефектоскопии состоит в погружении отливок на 5…10 мин в красную краску, которая проникает в трещины и поры. После удаления краски с поверхности отливки на нее наносят тонкий слой белой краски. После подсушки в местах расположения трещин и пор на белом фоне проявляются их следы в виде красных линий и точек. Чем глубже и крупнее дефекты, тем ярче и больше их красные следы. После контроля белую краску смывают растворителем.
Внутренние дефекты выявляют радиографическими или ультразвуковыми методами дефектоскопии. При использовании радиографических методов (рентгеноскопия, гамма-дефектоскопия) на отливки воздействуют рентгеновским или гамма-излучением и получают негативные снимки. Дефекты отливок (шлаковые включения, газовые и усадочные раковины, поры, трещины) в меньшей степени поглощают интенсивность лучей, чем металл, поэтому на пленке дефекты появляются в виде темных пятен. С помощью этих методов выявляют наличие дефекта, размеры и глубину его залегания.
|
|
|
При ультразвуковом контроле ультразвуковая волна, проходящая через стенку отливки, при встрече с границей дефекта (трещиной, раковиной) частично отражается. По интенсивности и направлению отраженной волны судят о наличии, размерах и глубине залегания дефекта. Для обнаружения дефекта необходимо, чтобы его поперечные размеры были не меньше длины ультразвуковой волны.
9.3 Методы исправления дефектов
Дефекты отливок исправляют, если это технически возможно и экономически целесообразно. Наиболее распространенными способами исправления дефектов являются правка, заварка и пропитка.
Правкой исправляют коробление отливок. Для этого на отливку оказывают механическое воздействие – ее пластически деформируют на прессах или молотками и восстанавливают требуемую геометрию.
Поверхностные дефекты на необрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины) исправляют дуговой и газовой сваркой. Для этого дефектное место отливки разделывают – придают сечению завариваемого места V-образную форму.
Дуговой сваркой без подогрева исправляют дефекты чугунных отливок. Наплавка металла однослойная или многослойная валиками, по необходимости с подчеканкой. Для этого применяют стальные, медно-стальные и медно-никелевые электроды.
Дуговую и газовую сварку с подогревом применяют для исправления дефектов стенок отливок, испытывающих динамические нагрузки. Отливки перед сваркой нагревают чугунные — до 550 - 700 °С, чтобы избежать значительных термических напряжений. Для исключения окисления поверхности используют флюсы или защитные газы. Объем дефекта заполняют наплавляемым металлом, близким по химическому составу к материалу отливки. Наплавляемый металл поддерживают некоторое время в жидком состоянии в целях выравнивания химического состава и удаления неметаллических включений. После сварки отливку или дефектное место вновь нагревают до первоначальной температуры и затем медленно охлаждают для устранения сварочных напряжений [26].
|
|
|
10. Список литературы:
1. Могилёв, В.К. Справочник литейщика [Текст]: справочник/В.К.Могилёв, О.И.Лев.- М.: Машиностроение, 1988.—272 с.
2. Цвеленьев Б. В. Литые детали и заготовки в машиностроении - проектирование и изготовление. ТулГУ. Тула 1998, 195 с.
3. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов направления 551800 специальности 120300 / В. А. Белоусов ТулПИ.
4. Конспект лекций по курсу “ Производство отливок в песчаных формах”. Б. В. Цвеленьев. ТулГУ 1999, 102 с.
5. Василевский П. Ф. Технология стального литья. М.: Машиностроение, 1974. 408 с.
6. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
7. ГОСТ 1125-88. Правила выполнения чертежей элементов литейной формы и отливок.
8. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам.
9. Руссиян С. В. Проектирование технологических процессов литейного производства. М.: Машгиз, 1951, 304 с.
10. Справочник литейщика / под ред. Н. Н. Рубцова. М.: Машгиздат, 1962. 524 с.
11. Технология литейной формы / под ред. А. М. Михайлова. М.: Машиностроение, 1986.
12. Литейное производство / под общей ред. А. М. Михайлова. М.: Машиностроение. 1987. 256 с.
13. Степанов А. П. Технология литейной формы. М.: Машиностроение. 1986. 224 с.
14. Титов Н. Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства. М.: Машиностроение. 1986. 400 с.
15. ГОСТ 53464-2009. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку [Текст]. – Введ. 2010-07-01 – М.: Стандартинформ, 2009. – 50 с.
16. ГОСТ 3212-92. Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров. [Текст]. – Введ. 1993-01-07 – М.: Издательство стандартов, 1992. – 24 с.
17. Исагулов, А.З. Проектирование литейной оснастки [Текст]: учебное пособие / А.З. Исагулов, С.Б. Кузембаев, С.Г. Канунникова. – Караганда: КарГТУ, 2003.-138 с.
18. ГОСТ 14981-69. Опоки литейные. Классификация и основные размеры. [Текст]. – Введ. 1969-05-10 – М.: Издательство стандартов, 1979. – 242с.
19. ГОСТ 15019-69. Втулки центрирующие и направляющие для литейных опок. Конструкция и размеры [Текст]. – Введ. 1981-01-11 – М.: Издательство стандартов, 1969. – 124с.
20. ГОСТ 22965-78. Штыри для литейных опок. Конструкция и размеры. [Текст]. – Введ. 1978-08-02 – М.: Издательство стандартов, 1978. – 78 с.
|
|
|
21. Ложичевский, А.С. Литейные металлические модели [Текст]: учебное пособие / А.С. Ложичевский. – 3-е изд., перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1973.-349 с.
22. ГОСТ 20111-74. Плиты модельные стальные. Конструкция и размеры. [Текст]. – Введ. 1974-08-21 – М.: Издательство стандартов, 1976. – 10с.
23. Байков, Б.А. Атлас конструкций узлов и деталей машин [Текст]: учебное пособие / Б.А. Байков, А.В. Клыпин, И.К. Ганулич и др. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 384 с.
24. Голотенков, О.Н. Формовочные материалы [Текст]: учебное пособие / О.Н. Голотенков – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. – 164 с.
25. Жуковский, С.С. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси [Текст]: учеб. пособие для вузов/ С.С. Жуковский, А.Н. Болдина, А.И. Яковлева, А.Н. Поддубного, В.Л. Крохотина. Под ред. С.П. Дорошенко. – Брянск: Издательство БГТУ, 2002. – 470 с.
26. Чернышев, Е.А. Дефекты отливок и меры их предупреждения и устранения [Текст]: учебное пособие / Е.А. Чернышев – Нижний Новгород: Изд-во НГТУ, 2002. – 180 с.
|
|
|
