Методы дефектоскопии отливок и их сущность

3. Мето­ды исправления дефектов: наплавка, сварка, пропитка различными составами; их сущность.

1. Все дефекты отливок можно подразделить на следующие виды.

1. Нарушение целостности металла в отливке: усадочные раковины, усадочная пористость, трещины, газовые раковины, шлаковые и земляные раковины, выломы, спаи.

2. Нарушение геометрии отливки: обвалы и заливы, коробле­ние, раздутие.

3. Недостаточная чистота поверхности: пригар, ужимы.

4. Несоответствие заданной структуре металла: отбел, недоста­точные твердость и упругость.

Спаи – сквозные или чаще поверхностные с закруг­ленными краями щели и углубления в теле отливки, об­разованные неслившимися частями металла. Этот де­фект возникает при низкой температуре заливки или очень медленном заполнении полости формы металлом.

Ужимины – неглубокие узкие канавки или впадины, прикрытые слоем металла, почти совсем отделенным от отливки прослойкой формовочной смеси; слой металла соединен с отливкой только тонким швом. Данный де­фект образуется при недостаточной газопроницаемости формовочной смеси, что приводит к местному вспучива­нию поверхностной корочки полости формы.

Плены и намывы – состоят из окислов металла и формовочной смеси и возникают при механическом повреждении формы струей металла.

Наросты различных размеров и формы, состоящие из металла или из металла с включениями формовочной смеси, образуются при заполнении металлом повреж­денной полости формы.

Пригар – шероховатая поверхность отливки, получа­ющаяся в результате проникновения жидкого металла в стенки формы или в результате сплавления формовоч­ных материалов с металлом и его окислами. Этот де­фект возникает при чрезмерно высокой температуре за­ливки и недостаточной огнеупорности формовочных и стержневых смесей.

Окисление и пережог – окисленная поверхность от­ливки, образовавшаяся в результате нарушения режима термической обработки.

Раковины усадочные – имеют шероховатую поверх­ность, иногда окисленную; обычно образуются в утол­щенных частях отливки. Усадочные раковины возника­ют в результате применения неправильной литниковой системы, неправильного выбора мест установки прибы­лей, выпоров и холодильников, а также от слишком вы­сокой температуры заливаемого металла в форму.

Рыхлота или пористость – местное скопление мелких усадочных раковин. Причины образования те же, что и в случае усадочных раковин.

Раковины газовые – имеют гладкую и чистую поверхность. Их появление связано с заливкой форм газонасыщенным металлом, пониженной газопроницае­мостью или повышенной влажностью форм и стержней, с захватом воздуха струей заливаемого металла. Для уменьшения газонасыщенностн сплава надо применять чистые, сухие шихтовые материалы, вести плавку под слоем флюса или в вакуумных печах.

Раковины шлаковые – полости в теле отливки, ча­стично или.полностью заполненные шлаком. Возникают при неполноценной очистке от шлака заливаемого металла, от неправильной литниковой системы, не обеспе­чивающей улавливание шлака.

Раковины песчаные – полости в теле отливки, со­держащие формовочный материал. Этот вид дефекта по­является в результате недостаточной прочности формо­вочной и стержневой смесей, слабой набивки формы, при неправильном подводе металла, небрежной сборке формы.

Раковины с «корольками» – полости в теле отливки с затвердевшими шариками металла, покрытыми окис­лами. Этот дефект получается, когда прерывается струя металла в начала заливки формы, а также при образо­вании всплесков.

Трещины горячие – разрывы или надрывы в теле от­ливки с окисленными поверхностями. Образование горя­чих трещин вызывается резкими переходами в конструк­ции отливок от толстых сечений к тонким, затрудненной усадкой металла, при плотной набивке формы и чрез­мерно крепких стержнях, слишком высокой температу­рой заливки.

Трещины холодные – разрывы или надрывы в теле отливки с чистыми поверхностями. Образуются, когда затруднена усадка отливки, при преждевременной ее выбивки из формы, а также от сильных ударов.

Трещины тепловые – разрывы в теле отливки, полу­чающиеся при термической обработке или газовой рез­ке. Это связано с нарушением режима термической об­работки и неравномерным нагревом отливок при сварке.

Несоответствие размеров и массы – уменьшенные или увеличенные размеры и масса отливки по сравнению с чертежом. Причиной этого являются неправильно из­готовленные модель и стержневые ящики, либо их износ.

Коробление – искажение конфигурации и размеров отливки под действием напряжений, вызванных нерав­номерной усадкой или тепловой обработкой отливки. Этот дефект возникает в результате неравномерного остывания отдельных частей отливки в форме, а также после выбивки.

Перекос и разностенность – сдвиг одной части от­ливки относительно другой, а также смещение полостей и отверстий относительно наружного контура отливки, что приводит к разностенности. Этот дефект является следствием неправильной сборки формы.

Недолив – неполностью выполненная конфигурация отливки. Недолив связан с низкой температурой залив­ки, неправильной литниковой системой, недостаточным количеством металла в ковше, уходом металла из формы

Заливы – различные выступы и приливы на теле от­ливки, не предусмотренные чертежом, расположенные в местах разъема формы, либо в зазорах между отдель­ными частями формы. Заливы образуются из-за неплот­ного прилегания полуформ, чрезмерно больших зазоров у знаков стержней.

Механические повреждения нарушение целостно­сти отливок при выбивке их ИЗ форм, удалении литни­ков, прибылей и выпоров, обрубке, очистке, правке и т. д. Этот дефект возникает при небрежном обращении с отливками.

Отбел чугунных отливок – присутствие в различных частях отливки твердых, не поддающихся механической обработке, мест со светлой поверхностью излома, обу­словленное присутствием в чугуне структурно свободно­го цементита. Отбел возникает из-за неправильно вы­бранного химического состава чугуна и очень большой скорости охлаждения отливок.

2. Дефекты отливок выявляются различными методами контроля. Соответствие размеров отливок размерам чер­тежа устанавливают путем разметки на специальных столах с помощью различных приспособлений. Отливки периодически разрезают для определения размеров внутренних полостей, разностенности, смещений. Кон­троль размеров отливок позволяет своевременно преду­предить массовый брак из-за износа или коробления модели и стержневых ящиков. Механические свойства отливок (предел прочности, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость и др.) контролируют испы­таниями отдельно изготовленных или прилитых образцов, а также (в отдельных случаях) образцов, выреза­емых из тела отливки.

Отливки, которые по условиям работы должны вы­держивать повышенное давление жидкости или газа, подвергают гидравлическим и пневматическим испыта­ниям при давлениях, несколько превышающих рабочее давление.

Внутренние дефекты отливок выявляются методами радиографической и ультразвуковой дефектоскопии. Сущность радиографических методов (рентгеноскопии, гамма-дефектоскопии) заключается в облучении отли­вок рентгеновскими или гамма-лучами. Благодаря малой длине волны (0,10…0,001 А°), эти лучи легко прохо­дят сквозь толщу отливок. Когда внутри отливок име­ются дефекты (раковины, трещины, шлак), которые в меньшей степени поглощают лучи, чем сам металл, то на рентгеновской пленке лучи, проходя через такие де­фекты, дают более интенсивное почернение.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковой волны отражаться от границы раздела двух сред. Волна, проходящая через стенку отливки, при встрече с границей шлакового включения, трещины или раковины, частично отражается. По интенсивности отра­женных волн судят о наличии, глубине залегания и раз­мерах дефектов, находящихся в отливках.

Для выявления наружных поверхностных дефектов применяется люминесцентный контроль, магнитная и цветная дефектоскопия. При люминесцентном методе поверхность отливки покрывают слоем жидкости, спо­собной светиться в ультрафиолетовых лучах, которая проникает в тонкие трещины, поры и раковины. Затем после промывки и сушки отливки на се поверхность на­носят тонкоизмельченный силикагель, который впитыва­ет флюоресцирующий раствор, оставшийся в трещинах или порах. После этого отливку подвергают облучению ультрафиолетовым светом и по появлению свечения вы­являют наличие и размеры поверхностных дефектов.

Магнитной дефектоскопией пользуются для выявле­нии неглубоких дефектов (1…3 мм) в отливках из маг­нитных сплавов. В этом случае отливку намагничивают и покрывают тончайшим магнитным порошком или суспензией порошка в масле или воде. По искажению силовых магнитных линий и возникновению скопления в отдельных местах магнитного порошка судят о разме­рах и форме дефектов в поверхностных слоях отливок.

Цветная дефектоскопия заключается в погружении отливок на 5…10 мин в специальные растворы (напри­мер, следующего состава – 65% керосина, 30% транс­форматорного масла, 5% скипидара), окрашенные кра­сителем. Затем отливки промывают в холодной воде, на их поверхность наносят тонкий слой белой краски (или глины) и сушат. При этом в местах расположения де­фектов появляется яркоокрашенный узел, образующий­ся в результате впитывания краской раствора, оставше­гося в трещинах и углублениях.

3. Исправление дефектов сваркой (сварка чугунных и стальных отливок может быть горячей (с предварительным подогревом отлив­ки) и холодной (без подогрева). Как горячая, так и холодная свар­ка может быть дуговой и газовой. В зависимости от требований к отливкам и от характера дефектов сварка производится с после­дующим отжигом или без отжига.

Наиболее качественные результаты дает газовая сварка с пред­варительным подогревом (до 500…600°) и последующим отжигом. Для заварки дефекта применяются обычные сварочные горелки. Присадочный металл (чугунные или стальные стержни диаметром 6…8 мм)должен быть с низким содержанием серы и фосфора. Флюсом служит бура.

Дуговая сварка с предварительным подогревом и без подогрева производится электродами со специальными обмазками. Для исправления дефектов, обнаруженных после механической обработ­ки на чугунных отливках, получила широкое распространение дуго­вая сварка монель – металлом (Сu 32…35%; Ni 68…65%), который не образует карбидов, и поэтому заваренное место хорошо обраба­тывается.

Исправление дефектов пайкой. Для исправления различных раковин, трещин и выломов на отливках из серого, ковкого и магниевого чугуна применяется пайка твердым припоем с нагревом ацетилено-кислородным пламенем. В качестве припоя применяется латунь марки Л62 в виде проволоки различных диаметров.

Отливки несложной формы исправляются без подогрева, слож­ной формы – с подогревом до 600…650°С. Пламя ацетилено-кислородной горелки поддерживается окислительным для выжигания графита с поверхности чугуна, что облегчает смачивание основного металла припоем и увеличивает прочность переходного слоя. Флю­сом при пайке служит бура.

Исправление дефектов металлизацией. Металлизация приме­няется для устранения пористости и мелких наружных раковин. Она производится с помощью специальных аппаратов – металлизаторов, которые по способу расплавления металла подразделяются на электродуговые и газовые. В электродуговых две электродные про­волоки непрерывно поступают в распылительную головку, где рас­плавляются в пламени электрической дуги. В газовых металлизаторах расплавление производится в газовом пламени. Расплавленный металл струей сжатого воздуха раздробляется на мельчайшие час­тицы и наносится на подготовленную поверхность дефектной отливки.

Металлизация не вызывает нагрева отливки в месте исправле­ния и не влечет структурных изменений. Поэтому можно исправлять дефекты отливок после их полной механической обработки. В каче­стве электродов применяется цинковая или алюминиевая проволока.

Исправление дефектов пропиткой специальными составами. Если при гидравлических испытаниях обнаруживаются дефекты в виде «потения» или течи мелкими струйками, то они могут быть устранены пропиткой специальными составами (бакелитовый лак, жидкое стекло, растворы различных солей).

Пропитка отливок может быть односторонней или двусторон­ней. При односторонней пропитке в отверстие отливки устанавли­ваются заглушки (пробки), отливка заливается пропитывающим составом и соединяется с прессом. При двусторонней пропитке отливка погружается в специальный бак, заполненный пропитываю­щим составом, и опрессовывается под давлением, соответствующим рабочему давлению в отливке.