主要包括外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量和使用質(zhì)量。外觀質(zhì)量指鑄件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形狀偏差、重量偏差;內(nèi)在質(zhì)量主要指鑄件的化學(xué)成分、物理性能、機(jī)械性能、金相組織以及存在于鑄件內(nèi)部的孔洞、裂紋、夾雜、偏析等情況;使用質(zhì)量指鑄件在不同條件下的工作耐久能力,包括耐磨、耐腐蝕、耐激冷激熱、疲勞、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工藝性能。 鑄件質(zhì)量對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性能有很大影響。例如,機(jī)床鑄件的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性,直接影響機(jī)床的精度保持壽命;各類泵的葉輪、殼體以及液壓件內(nèi)腔的尺寸、型線的準(zhǔn)確性和表面粗糙度,直接影響泵和液壓系統(tǒng)的工作效率,能量消耗和氣蝕的發(fā)展等;內(nèi)燃機(jī)缸體、缸蓋、缸套、活塞環(huán)、排氣管等鑄件的強(qiáng)度和耐激冷激熱性,直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命。 影響鑄件質(zhì)量的因素很多,第一是鑄件的設(shè)計(jì)工藝性。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),除了要根據(jù)工作條件和金屬材料性能來(lái)確定鑄件幾何形狀、尺寸大小外,還必須從鑄造合金和鑄造工藝特性的角度來(lái)考慮設(shè)計(jì)的合理性,即明顯的尺寸效應(yīng)和凝固、收縮、應(yīng)力等問(wèn)題,以避免或減少鑄件的成分偏析、變形、開(kāi)裂等缺陷的產(chǎn)生。第二要有合理的鑄造工藝。即根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、重量和尺寸大小,鑄造合金特性和生產(chǎn)條件,選擇合適的分型面和造型、造芯方法,合理設(shè)置鑄造筋、冷鐵、冒口和澆注系統(tǒng)等。以保證獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。第三是鑄造用原材料的質(zhì)量。金屬爐料、耐火材料、燃料、熔劑、變質(zhì)劑以及鑄造砂、型砂粘結(jié)劑、涂料等材料的質(zhì)量不合標(biāo)準(zhǔn),會(huì)使鑄件產(chǎn)生氣孔、針孔、夾渣、粘砂等缺陷,影響鑄件外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鑄件報(bào)廢。第四是工藝操作,要制定合理的工藝操作規(guī)程,提高工人的技術(shù)水平,使工藝規(guī)程得到正確實(shí)施。 鑄造生產(chǎn)中,要對(duì)鑄件的質(zhì)量進(jìn)行控制與檢驗(yàn)。首先要制定從原材料、輔助材料到每種具體產(chǎn)品的控制和檢驗(yàn)的工藝守則與技術(shù)條件。對(duì)每道工序都嚴(yán)格按工藝守則和技術(shù)條件進(jìn)行控制和檢驗(yàn)。最后對(duì)成品鑄件作質(zhì)量檢驗(yàn)。要配備合理的檢測(cè)方法和合適的檢測(cè)人員。一般對(duì)鑄件的外觀質(zhì)量,可用比較樣塊來(lái)判斷鑄件表面粗糙度;表面的細(xì)微裂紋可用著色法、磁粉法檢查。對(duì)鑄件的內(nèi)部質(zhì)量,可用音頻、超聲、渦流、X射線和γ射線等方法來(lái)檢查和判斷。 砂型鑄造鑄件缺陷有:冷隔、澆不足、氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂等。 1)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(dòng),將使鑄件產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷。澆不足時(shí),會(huì)使鑄件不能獲得完整的形狀;冷隔時(shí),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(yán)重受損。
鑄件
防止?jié)膊蛔愫屠涓簦禾岣邼沧囟扰c澆注速度。2)氣孔氣體在金屬液結(jié)殼之前未及時(shí)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(huì)減小其有效承載面積,且在氣孔周圍會(huì)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(huì)降低鑄件的致密性,致使某些要求承受水壓試驗(yàn)的鑄件報(bào)廢。另外,氣孔對(duì)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。
3)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(jī)器的壽命。例如鑄齒表面有粘砂時(shí)容易損壞,泵或發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)器零件中若有粘砂,則將影響燃料油、氣體、潤(rùn)滑油和冷卻水等流體的流動(dòng),并會(huì)玷污和磨損整個(gè)機(jī)器。 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。 4)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(shí)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(dāng)翹起的砂層受金屬液流不斷沖刷時(shí)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。
5)砂眼在鑄件內(nèi)部或表面充塞著型砂的孔洞類缺陷。
6)脹砂澆注時(shí)在金屬液的壓力作用下,鑄型型壁移動(dòng),鑄件局部脹大形成的缺陷。為了防止脹砂,應(yīng)提高砂型強(qiáng)度、砂箱剛度、加大合箱時(shí)的壓箱力或緊固力,并適當(dāng)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(duì)鑄型的壓力。 質(zhì)量檢測(cè)
鑄件
鑄件的檢測(cè)主要包括尺寸檢查、外觀和表面的目視檢查、化學(xué)成分分析和力學(xué)性能試驗(yàn),對(duì)于要求比較重要或鑄造工藝上容易產(chǎn)生問(wèn)題的鑄件,還需要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)工作,可用于球墨鑄鐵件質(zhì)量檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括液體滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)及振動(dòng)檢測(cè)等。一、鑄件表面及近表面缺陷的檢測(cè)
1)液體滲透檢測(cè)
液體滲透檢測(cè)用來(lái)檢查鑄件表面上的各種開(kāi)口缺陷,如表面裂紋、表面針孔等肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常用的滲透檢測(cè)是著色檢測(cè),它是將具有高滲透能力的有色(一般為紅色)液體(滲透劑)浸濕或噴灑在鑄件表面上,滲透劑滲入到開(kāi)口缺陷里面,快速擦去表面滲透液層,再將易干的顯示劑(也叫顯像劑)噴灑到鑄件表面上,待將殘留在開(kāi)口缺陷中的滲透劑吸出來(lái)后,顯示劑就被染色,從而可以反映出缺陷的形狀、大小和分布情況。需要指出的是,滲透檢測(cè)的精確度隨被檢材料表面粗糙度增加而降低,即表面越光檢測(cè)效果越好,磨床磨光的表面檢測(cè)精確度最高,甚至可以檢測(cè)出晶間裂紋。除著色檢測(cè)外,熒光滲透檢測(cè)也是常用的液體滲透檢測(cè)方法,它需要配置紫外光燈進(jìn)行照射觀察,檢測(cè)靈敏度比著色檢測(cè)高。 2)渦流檢測(cè)
渦流檢測(cè)適用于檢查表面以下一般不大于6~7MM深的缺陷。渦流檢測(cè)分放置式線圈法和穿過(guò)式線圈法2種。當(dāng)試件被放在通有交變電流的線圈附近時(shí),進(jìn)入試件的交變磁場(chǎng)可在試件中感生出方向與激勵(lì)磁場(chǎng)相垂直的、呈渦流狀流動(dòng)的電流(渦流),渦流會(huì)產(chǎn)生一與激勵(lì)磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng),使線圈中的原磁場(chǎng)有部分減少,從而引起線圈阻抗的變化。如果鑄件表面存在缺陷,則渦流的電特征會(huì)發(fā)生畸變,從而檢測(cè)出缺陷的存在,渦流檢測(cè)的主要缺點(diǎn)是不能直觀顯示探測(cè)出的缺陷大小和形狀,一般只能確定出缺陷所在表面位置和深度,另外它對(duì)工件表面上小的開(kāi)口缺陷的檢出靈敏度不如滲透檢測(cè)。
3)磁粉檢測(cè)
磁粉檢測(cè)適合于檢測(cè)表面缺陷及表面以下數(shù)毫米深的缺陷,它需要直流(或交流)磁化設(shè)備和磁粉(或磁懸浮液)才能進(jìn)行檢測(cè)操作。磁化設(shè)備用來(lái)在鑄件內(nèi)外表面產(chǎn)生磁場(chǎng),磁粉或磁懸浮液用來(lái)顯示缺陷。當(dāng)在鑄件一定范圍內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),磁化區(qū)域內(nèi)的缺陷就會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng),當(dāng)撒上磁粉或懸浮液時(shí),磁粉被吸住,這樣就可以顯示出缺陷來(lái)。這樣顯示出的缺陷基本上都是橫切磁力線的缺陷,對(duì)于平行于磁力線的長(zhǎng)條型缺陷則顯示不出來(lái),為此,操作時(shí)需要不斷改變磁化方向,以保證能夠檢查出未知方向的各個(gè)缺陷。 二、鑄件內(nèi)部缺陷的檢測(cè)
對(duì)于內(nèi)部缺陷,常用的無(wú)損檢測(cè)方法是射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)。其中射線檢測(cè)效果最好,它能夠得到反映內(nèi)部缺陷種類、形狀、大小和分布情況的直觀圖像,但對(duì)于大厚度的大型鑄件,超聲檢測(cè)是很有效的,可以比較精確地測(cè)出內(nèi)部缺陷的位置、當(dāng)量大小和分布情況。
射線檢測(cè),一般用X射線或γ射線作為射線源,因此需要產(chǎn)生射線的設(shè)備和其他附屬設(shè)施,當(dāng)工件置于射線場(chǎng)照射時(shí),射線的輻射強(qiáng)度就會(huì)受到鑄件內(nèi)部缺陷的影響。穿過(guò)鑄件射出的輻射強(qiáng)度隨著缺陷大小、性質(zhì)的不同而有局部的變化,形成缺陷的射線圖像,通過(guò)射線膠片予以顯像記錄,或者通過(guò)熒光屏予以實(shí)時(shí)檢測(cè)觀察,或者通過(guò)輻射計(jì)數(shù)儀檢測(cè)。其中通過(guò)射線膠片顯像記錄的方法是最常用的方法,也就是通常所說(shuō)的射線照相檢測(cè),射線照相所反映出來(lái)的缺陷圖像是直觀的,缺陷形狀、大小、數(shù)量、平面位置和分布范圍都能呈現(xiàn)出來(lái),只是缺陷深度一般不能反映出來(lái),需要采取特殊措施和計(jì)算才能確定。國(guó)際鑄業(yè)網(wǎng)出現(xiàn)應(yīng)用射線計(jì)算機(jī)層析照相方法,由于設(shè)備比較昂貴,使用成本高,無(wú)法普及,但這種新技術(shù)代表了高清晰度射線檢測(cè)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的方向。此外,使用近似點(diǎn)源的微焦點(diǎn)X射線系統(tǒng)實(shí)際上也可消除較大焦點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的模糊邊緣,使圖像輪廓清晰。使用數(shù)字圖像系統(tǒng)可提高圖像的信噪比,進(jìn)一步提高圖像清晰度。 2)超聲檢測(cè)
超聲檢測(cè)也可用于檢查內(nèi)部缺陷,它是利用具有高頻聲能的聲束在鑄件內(nèi)部的傳播中,碰到內(nèi)部表面或缺陷時(shí)產(chǎn)生反射而發(fā)現(xiàn)缺陷。反射聲能的大小是內(nèi)表面或缺陷的指向性和性質(zhì)以及這種反射體的聲阻抗的函數(shù),因此可以應(yīng)用各種缺陷或內(nèi)表面反射的聲能來(lái)檢測(cè)缺陷的存在位置、壁厚或者表面下缺陷的深度。超聲檢測(cè)作為一種應(yīng)用比較廣泛的無(wú)損檢測(cè)手段,其主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在:檢測(cè)靈敏度高,可以探測(cè)細(xì)小的裂紋;具有大的穿透能力,可以探測(cè)厚截面鑄件。其主要局限性在于:對(duì)于輪廓尺寸復(fù)雜和指向性不好的斷開(kāi)性缺陷的反射波形解釋困難;對(duì)于不合意的內(nèi)部結(jié)構(gòu),例如晶粒大小、組織結(jié)構(gòu)、多孔性、夾雜含量或細(xì)小的分散析出物等,同樣妨礙波形解釋;另外,檢測(cè)時(shí)需要參考標(biāo)準(zhǔn)試塊。 鑄件缺陷如何修補(bǔ)鑄件:
解決鑄件縮松缺陷的方法,最根本的著眼點(diǎn)就是“熱平衡”。其方法是:
(1)在機(jī)床鑄件結(jié)構(gòu)形成的厚處與熱節(jié)處,實(shí)行快速凝固,人為地造成機(jī)床鑄件各處溫度場(chǎng)的基本平衡。采用內(nèi)外冷鐵,局部采用蓄熱量大的鋯英砂,鉻鐵礦砂或特種涂料。 (2)合理的工藝設(shè)計(jì)。內(nèi)澆道設(shè)在機(jī)床鑄件相對(duì)溥壁處,數(shù)時(shí)多且分散。使最早進(jìn)入厚壁處的金屬液率先凝固,薄壁處后凝固,使各處基本達(dá)到均衡凝固。對(duì)于壁厚均勻的機(jī)床鑄件,采用多個(gè)內(nèi)澆道和出氣孔。內(nèi)澆道多,分散與均布,使整體熱量均衡。出氣孔細(xì)且多,即排氣通暢又起散熱作用。 (3)改變內(nèi)澆道的位置
(4)選用蓄熱量大的造型材料,這對(duì)用消失模生產(chǎn)抗磨產(chǎn)品極為重要!鉻鐵礦砂取代石英砂等蓄熱量小的其它砂種,會(huì)取得良好的效果,澆比微比更優(yōu)! 鑄件
(6)球鐵的機(jī)床鑄型強(qiáng)度大,表面硬度≧90,砂箱剛性大,對(duì)消除縮松有利。(7)需要冒口時(shí),當(dāng)首遷熱冒口,且離開(kāi)熱節(jié)。若將冒口置于熱節(jié)上,必將加大冒口尺寸,形成“熱上加熱”。弄不好,非但縮松難除,還會(huì)產(chǎn)生集中性縮孔,又降低了工藝出品率。
(8)鑄型傾斜擺放與合金化,都獲益。消除機(jī)床鑄件縮松缺陷是一個(gè)復(fù)雜的認(rèn)識(shí)與實(shí)施過(guò)程。應(yīng)以“熱平衡”為基本原則,對(duì)雎體鑄件做科學(xué)分析,制訂合理的工藝方案,選擇選擇宜的造型材料,工裝及正確操作且標(biāo)準(zhǔn)化。那么任何機(jī)床鑄件的縮松缺陷都可以解決。
由于多種因素影響,常常會(huì)出現(xiàn)氣孔、針孔、夾渣、裂紋、凹坑等缺陷。常用的修補(bǔ)設(shè)備為氬弧焊機(jī)、電阻焊機(jī)、冷焊機(jī)等。對(duì)于質(zhì)量與外觀要求不高的鑄件缺陷可以用氬弧焊機(jī)等發(fā)熱量大、速度快的焊機(jī)來(lái)修補(bǔ)。但在精密鑄件缺陷修補(bǔ)領(lǐng)域,由于氬焊熱影響大,修補(bǔ)時(shí)會(huì)造成鑄件變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開(kāi)裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊、或者是結(jié)合力不夠及內(nèi)應(yīng)力損傷等二次缺陷。冷焊機(jī)正好克服了以上缺點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在熱影響區(qū)域小,鑄件無(wú)需預(yù)熱,常溫冷焊修補(bǔ),因而無(wú)變形、咬邊和殘余應(yīng)力,不會(huì)產(chǎn)生局部退火,不改變鑄件的金屬組織狀態(tài)。因而冷焊機(jī)適用于精密鑄件的表面缺陷修補(bǔ)。冷焊的焊補(bǔ)范圍為Φ1.5-Φ1.2mm焊補(bǔ)點(diǎn)反復(fù)熔化堆積的過(guò)程,在大面積缺陷修補(bǔ)過(guò)程中,修復(fù)效率是制約其廣泛推廣應(yīng)用的唯一因素。對(duì)于大缺陷,推薦傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝與鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)的復(fù)合應(yīng)用??捎袝r(shí)我們的缺陷沒(méi)有很多,就不必要投入較大的成本,我們用一些修補(bǔ)劑就可以修補(bǔ)好的,方便簡(jiǎn)單,例如鐵質(zhì)材料的,我們可以用(勁素成)JS902修補(bǔ)一下就可以了,用不完可以放到以后再用,這樣可以為我們的廠家節(jié)省成本啊,讓我們的鑄造廠家把更多的資金投入到提高產(chǎn)品本身質(zhì)量上,讓使用者創(chuàng)造更多的財(cái)富。 三、鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果
鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果通常分為三類:合格品、返修品、廢品。
1)合格品指外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或交貨驗(yàn)收技術(shù)條件的鑄件;
2)返修品指外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量不完全符合標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收條件,但允許返修,返修后能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和鑄件交貨驗(yàn)收技術(shù)條件要求的鑄件;
3)廢品指外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都不合格,不允許返修或返修后仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)和鑄造交貨驗(yàn)收技術(shù)條件要求的鑄件。廢品又分為內(nèi)廢和外廢兩種。內(nèi)廢指在鑄造廠內(nèi)或鑄造車間內(nèi)發(fā)現(xiàn)的廢品鑄件;外廢指鑄件在交付后發(fā)現(xiàn)的廢品,其所造成的經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)比內(nèi)廢大。 影響鑄件凝固方式的因素
鑄件的凝固方法有很多種。鑄件在凝固的過(guò)程中,其斷面上一般分為三個(gè)區(qū):1—固相區(qū)2—凝固區(qū)3—液相區(qū)對(duì)凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)的寬窄,依此劃分凝固方式。第一,中間凝固:大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間。第二,逐層凝固:純金屬,共晶成分合金在凝固過(guò)程中沒(méi)有凝固區(qū),斷面液,固兩相由一條界限清楚分開(kāi),隨溫度下降,固相層不斷增加,液相層不斷減少,直達(dá)中心。第三,糊狀凝固:合金結(jié)晶溫度范圍很寬,在凝固某段時(shí)間內(nèi),鑄件表面不存在固體層,凝固區(qū)貫穿整個(gè)斷面,先糊狀,后固化。相關(guān)專家表示,影響鑄件凝固方式的因素總結(jié):第一,鑄件的溫度梯度。合金結(jié)晶溫度范圍一定時(shí),凝固區(qū)寬度取決于鑄件內(nèi)外層的溫度梯度。溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬。(內(nèi)外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄)。第二,合金的結(jié)晶溫度范圍。范圍?。耗虆^(qū)窄,愈傾向于逐層凝固。如:砂型鑄造,低碳鋼逐層凝固,高碳鋼糊狀凝固。 鑄件
鑄造缺陷修補(bǔ)劑是雙組分、膠泥狀、室溫固化高分子樹(shù)脂膠,以金屬及合金為強(qiáng)化填充劑的聚合金屬?gòu)?fù)合型冷焊修補(bǔ)材料。與金屬具有較高的結(jié)合強(qiáng)度,并基本可保存顏色一致,具有耐磨抗蝕與耐老化的特性。固化后的材料具有較高的強(qiáng)度,無(wú)收縮,可進(jìn)行各類機(jī)械加工。具有抗磨損、耐油、防水、耐各種化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能,同時(shí)可耐高溫120℃。用途
鑄造缺陷修補(bǔ)劑是由多種合金材料和改性增韌耐熱樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)合得到的高性能聚合金屬材料,適用于各種金屬鑄件的修補(bǔ)及缺陷大于2mm的各種鑄件氣孔、砂眼、麻坑、裂紋、磨損、腐蝕的修復(fù)與粘接。通用于對(duì)顏色要求不太嚴(yán)格的各種鑄造缺陷的修復(fù),具有較高的強(qiáng)度,并可與基材一起進(jìn)行各類機(jī)械加工。
如何檢測(cè)
鑄件本身的屬性直接影響加工的品質(zhì),其中硬度值是決定鑄件加工的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 1)布氏硬度:主要用來(lái)測(cè)定鑄件、鍛件、有色金屬制件、熱軋坯料及退火件的硬度,測(cè)定范圍≯HB450。 2)洛氏硬度:HRA主要用于高硬度試件,測(cè)定硬度高于HRC67以上的材料和表面硬度,如硬質(zhì)合金、氮化鋼等,測(cè)定范圍HRA>70。HRC主要用于鋼制件(如碳鋼、工具鋼、合金鋼等)淬火或回火后的硬度測(cè)定,測(cè)定范圍HRC20~67。 3)維氏硬度:用來(lái)測(cè)定薄件和鋼板制件的硬度,也可用來(lái)測(cè)定滲碳、氰化、氮化等表面硬化制件的硬度。