741

Рис. 14.6. Схематическое изображение дефектов:

а— несплошности в теле отливки; б — включения;

в— несоответствие по структуре

Взависимости от вида дефектов применяют различные методы контроля для их выявления. Дефекты подразделяют на наружные и внутренние.

Коробление и геометрическую точность определяют разметкой.

Визуальный контроль позволяет выявить поверхностные дефекты не менее 0,15 мм.

При освоении технологии литья новых деталей и для периодического контроля качества металла применяют металлографический анализ структуры и наличия литейных дефектов.

Для определения качества модифицирования и наличия отбела применяют контроль излома деталей и прилитых образцов.

Для выявления дефектов на каждой отливке или выборочно применяют различные методы неразрушаемого контроля (МНК): акустические, капиллярные, магнитные, оптические, радиационные, радиоволновые, тепловые, электрические и электромагнитные и метод течеискания.

Для выявления внутренних дефектов в отливках сложной конфигурации надежные результаты дают рентгеновские методы контроля: радиографический (когда изображение фиксируется на пленке), радиоскопический (когда изображение фиксируется на экране) и радиометрический (когда фиксируется интенсивность узкого пучка излучений за объектом просвечивания с помощью ионизационных камер или счетчиков).

Схема рентгеновского метода просвечивания отливок показана на рис. 14.7.

Радиографический метод просвечивания отливок позволяет определить глубину залегания дефекта h путем просвечивания отливки со смещением источника излучения на величину b (рис. 14.8):

Fa

х = â+ à − ñ,

Рис. 14.7. Схема изменения интенсивности лучей, проходящих через отливку (пучок лучей условно показан параллельно):

1 — контролируемый объект;

2 — раковина; 3 — плотное включение; 4 — эпюра интенсивности излучения за объектом

где F — расстояние от источника излучения до фотопленки; а —

величина смещения изображения дефекта на пленке; с — расстояние от изделия до фотопленки.

Рис. 14.8. Просвечивание отливки с перемещением источника излучения: 1 — отливка; 2 — фотопластина

Чувствительность рентгеновского метода контроля зависит от толщины отливки и типа сплава (его плотности).

Ниже приведены характеристики отливок, просвечиваемых с использованием рентгеновских аппаратов РАП 150/300–02:

Основа сплава

Mg Al Ti Fe Cu

Наибольшая толщина, мм 250 200 50 22 15

При рентгеновском просвечивании сложных отливок с разными толщинами стенок их разбивают на отдельные участки и подбирают режимы просвечивания для каждого участка.

Рентгеновским просвечиванием не выявляются мелкие поверхностные трещины.

Для выявления поверхностных дефектов применяют магнитный (магнитопорошковый)

метод и капиллярные методы.

Схема образования магнитного поля над дефектом показана на рис. 14.9.

Сущность магнитопорошкового метода заключается в намагничивании отливки и нанесении на нее суспензии с ферромагнитным порошком (закиси — окиси железа).

Рис. 14.9. Схема образования магнитного поля над дефектом: 1 — дефект, расположенный поперек силовых линий;

2 — дефект вдоль магнитных силовых линий

Магнитопорошковый метод позволяет выявить трещины шириной 0,001 мм и глубиной 0,01 мм и более.

После контроля отливку необходимо размагнитить.

Из капиллярных методов широко применяют: яркостный (керосиновая проба), цветовой (метод красок) и люминесцентный.

При яркостном методе применяют в качестве проникающей жидкости керосин или смесь керосина — 85 % и минерального масла — 15 %, а в качестве проявителя — меловую суспензию или порошок мела. Керосин в месте дефекта вызывает потемнение слоя мела.

Большой чувствительностью отличается метод цветной дефектоскопии, когда в проникающую жидкость добавляют красный краситель, а проявляющую смесь в виде тонкоперсного белого порошка с высокой адсорбционной способностью наносят напылением. В месте дефекта образуется его изображение красного цвета. Этот метод позволяет выявить трещины шириной 0,01 мм при глубине 0,03–0,4 мм.

Для выявления дефектов люминесцентным методом используется проникающая флуоресцирующая жидкость. В месте дефекта при облучении ультрафиолетовыми лучами

проявляется яркое свечение зеленого цвета (или другого цвета, в зависимости от состава проникающей жидкости).

Контроль герметичности отливок производят путем пневматических или гидравлических испытаний или течеискателями на специальных стендах.

Новые методы неразрушающего контроля

В последние годы для контроля качества отливок начали применять лазерные и томографические методы. При лазерном методе флуоресцентное вещество разбрызгивается на детали и после удаления излишков и высыхания вещества отливки освещаются лазером. Темно-синий цвет лазера вызывает яркий желтый цвет флуоресцентного вещества, находящегося на поверхности дефекта.

Томография позволяет производить снимок слоя, лежащего на определенной глубине контролируемого изделия. Получение послойного снимка основано на просвечивании объекта рентгеновскими лучами по многим направлениям при взаимном перемещении источника излучения, объекта и измерителя интенсивности прошедших через объект лучей.

14.3. Исправление дефектов и сдача отливок

Дефекты отливок подразделяются на допустимые или недопустимые.

Допустимыми называют дефекты, не влияющие на эксплуатационные свойства, надежность и долговечность конкретной литой детали. Количество, вид допустимых дефектов, их размеры и распределение в объеме отливки оговаривают в технических условиях.

Недопустимые дефекты по условиям эксплуатации детали исправляют различными методами: заваркой, заделкой эпоксидными компаундами, пропиткой герметизирующими составами, простановкой заглушек, пробок, втулок.

Исправление дефектов отливок заваркой

Перед заваркой отливку очищают от всех видов загрязнений и разделывают дефектные места до здорового металла. Рыхлоты, включения шлака и формовочной смеси, трещины вырубают пневматическим зубилом, удаляют слесарным инструментом (шарошками, напильниками, абразивными кругами) или обработкой резанием (фрезерованием, сверлением, на токарных станках). Места скоплений мелких раковин и пор удаляют полностью на всю глубину их залегания.

При заварке недоливов места наплавки очищают снятием тонкого слоя металла. Трещины разделывают на всю глубину их залегания. Чтобы трещина в процессе заварки не распространялась далее, по ее концам на расстоянии 5–10 мм просверливают сквозные отверстия диаметром 6–8 мм — при сквозных трещинах и на 2–3 мм ниже глубины залегания — несквозных.

Все дефекты разделывают под углом 45–60º к вертикали по всему периметру дефекта. Если заварки ведут с подогревом, то отливки предварительно нагревают в печах.

Заварку начинают с оплавления дефектного места сварочной горелкой без присадочного материала. После того, как по всей поверхности разделанного места дефекта образуется чистая и гладкая ванна расплавленного металла, заварку продолжают с присадочным материалом.

Заварка отливок из алюминиевых и магниевых сплавов

Заварку мелких и средних отливок производят аргоно-дуговой сваркой с вольфрамовым электродом. Крупные отливки заваривают газокислородной сваркой.

Отливки перед заваркой нагревают до температуры 300–350 ºС в электропечах сопротивления с перепадом температур ±10 °С. Местный подогрев производят газокислородной горелкой.

Заварку ведут теми же сплавами, из которых изготовлена отливка.

Заварка отливок из медных сплавов

Заварка отливок из медных сплавов затруднена высокой теплопроводностью и склонностью меди к окислению при нагреве и в расплавленном состоянии. Заварка латунных отливок осложняется испарением цинка, что приводит к пористости сварного шва.

Отливки из медных сплавов заваривают электродуговой сваркой, сваркой в среде защитных газов и газовой сваркой. Присадочные прутки и электроды применяют из металла, близкого по химсоставу металлу отливки, с покрытием из защитных флюсов. Сварочный шов защищают флюсами, содержащими буру, борную кислоту с добавкой фосфорно-кислого натрия или смеси хлористого натрия с углекислым калием.

Крупные отливки перед заваркой подогревают до температуры 300–500 °С. После заварки шов на латунных отливках проковывают, а затем их отжигают при температуре 600–700 °С с последующим медленным охлаждением. После заварки бронзовые отливки отжигают при температуре 450–500 °С.

Заварка дефектов чугунных отливок

Способы заварки — электродуговая и газопламенная — отличаются технологическими признаками и свойствами наплавляемого металла.

При электродуговой заварке серого и высокопрочного чугуна применяют подогрев отливок при наплавке: чугунными электродами, стальными электродами с графитизирующим покрытием, порошковой проволокой, — и холодную заварку без подогрева отливок при наплавке электродами: на медной основе, на основе никеля, из высоколегированной стали, порошковой проволокой на основе никеля.

При газопламенной заварке применяют подогрев отливок при заварке дефектов присадками из чугуна соответствующей марки и холодную заварку или пайку присадками: латунными припоями, никелевыми сплавами, цинковыми сплавами, оловянно-свинцовыми припоями.

Заварка дефектов стальных отливок

Заварка дефектов стальных отливок в основном производится электродуговой или аргонодуговой сваркой в холодном состоянии. Перед заваркой производят подогрев отливок только из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей.

После заварки производится отжиг или высокий отпуск для снятия внутренних напряжений.

Высокотемпературная газоизостатическая обработка (ВГО) — новый способ исправления дефектов отливок.

Суть ВГО состоит во всестороннем сжатии отливок газовым давлением при определенной температуре и продолжительности выдержки.

Процесс ВГО осуществляется в газостатах. Основной узел газостата — контейнер из высокопрочной стали с встроенным нагревателем, соединенный с газовой системой высокого давления (100–250 МПа).

После загрузки контейнера отливками его закрепляют в раме, вакуумируют и напускают аргон до определенного давления. Дальнейшее увеличение давления аргона внутри контейнера осуществляется за счет нагрева. Режим ВГО для алюминиевых сплавов Ал 4 и Ал 9: температура нагрева 480–500 °С; продолжительность выдержки 2–10 ч.

Залечивание крупных раковин и пор происходит за счет пластической деформации, а затем за счет ползучести. На заключительной стадии мелкие дефекты залечиваются благодаря действию вакансионного и дислокационного механизмов, для реализации которых требуется значительное время.

В результате ВГО залечиваются дефекты: газоусадочная пористость, зональные рыхлоты, микротрещины. Сквозная пористость и дефекты, выходящие на поверхность ВГО, не устраняются.

На поверхности отливок после ВГО видны вмятины напротив месторасположения крупных усадочных раковин внутри отливок.

Пропитку применяют для устранения негерметичности отливок из различных сплавов, работающих под давлением газа или жидкости, а также в вакууме.

Пропитку применяют для заполнения микро- и макропористости в отливках пропитывающими составами, которые затвердевают в порах в результате охлаждения, полимеризации или испарения растворителя.

Пропитка отливок с дефектами (раковинами, трещинами), снижающими их механические свойства, не допускается.

Применяют следующие пропитки: свободную (окунанием), внутренним или наружным давлением и вакуум-давлением. Перед пропиткой необходимо произвести обезжиривание деталей, промывку в воде и сушку.

Для пропитки применяют составы, содержащие фенольные смолы, жидкое стекло, бакелитовый лак, кремнийорганические лаки и различные герметики. Перспективно применение анаэробных герметиков.

Заделку дефектов эпоксидными замазками применяют в отливках из всех сплавов для придания им товарного вида.

В состав эпоксидной композиции входит смола эпоксидная 100, металлический порошок (железный, медный, алюминиевый, в зависимости от металла отливки) — 30–35, полиэтиленполиамин (отвердитель) — 12–14, дибутилфталат (пластификатор) — 20.

Скорость отверждения замазки при температуре 18–20 °С составляет 4–5 ч, а при температуре 80–100 °С — 0,5 ч.

Заделка дефектов отливок металлическими вставками производится методами механической обработки. Для этого разделывают дефектное место для запрессовки вставки в виде пробки. Применяют также установку вставок в гнезда с резьбой. Твердость металла пробок и вставок должна соответствовать основному металлу отливки.

Термическая обработка отливок применяется для улучшения первичной литой структуры, стабилизации размеров и снятия внутренних напряжений, возникающих в результате неравномерного их затвердевания и охлаждения в песчаной форме. В зависимости от применяемых сплавов и назначения деталей применяют различные виды термической обработки.

Сдача отливок

После выполнения всех операций технологического процесса отливки окончательно доводят до требований технических условий путем слесарной и механической обработки. Остатки питателей и технологические напуски удаляют на фрезерных станках. Производят зачистку поверхности отливок слесарным инструментом. После окончательного контроля отливок их сдают в механический цех.

Окончательная доводка отливок заключается в механической обработке остатков питателей, технологических напусков и зачистке поверхности. При необходимости производят грунтовку и окраску отливок.

После выполнения всех операций технологического процесса проводят окончательный контроль отливок на соответствие их размеров внешнему виду, заполняют сопроводительные документы и отправляют продукцию в механический цех или отгружают заказчику. Мелкие отливки упаковывают в тару.

Контрольные вопросы

1.Как происходит выбивка, обрубка и очистка отливок?

2.Классификация дефектов отливок.

3.Методы выявления дефектов отливок.

4.Методы исправления дефектов.

Список литературы

1.Технология конструкционных материалов: Учеб. для вузов / А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др. М.: Машиностроение, 1977. 864 с.

2.Кукуй Д.М., Скворцов Д.А., Эктова В.Н. Теория и технология литейного производства. М.: Дизайн ПРО, 2000. 416

с.

3.Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Л.: Машиностроение, 1976. 214 с.

4.Магницкий О.Н., Пирайнек В.Ю. Художественное литье: Учеб. для технических вузов и художественнореставрационных училищ. СПб.: Политехника, 1996. 231 с.

5.Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. М.: Машиностроение, 1991. 384 с.

Оглавление

Глава 1. Общие сведения о литье в песчаные формы ............................................	4
1.1. Основные понятия и определения ...............................................................	4
1.2. Устройство песчаной литейной формы.......................................................	4
1.3. Стадии изготовления отливки в песчаной форме.......................................	6
Глава 2. Модельный комплект.................................................................................	8
2.1. Состав модельного комплекта .....................................................................	8
2.2. Материалы моделей ....................................................................................	10
2.3. Изготовление деревянных моделей ...........................................................	11
Глава 3. Формовочные материалы и смеси...........................................................	14
3.1. Классификация формовочных материалов ...............................................	14
3.2. Формовочные пески....................................................................................	14
3.3. Классификация связующих материалов....................................................	16
3.4. Формовочные глины ...................................................................................	16
3.5. Вспомогательные формовочные материалы.............................................	18
3.6. Классификация формовочных и стержневых смесей...............................	18
3.7. Требования к формовочным смесям..........................................................	19
3.8. Приготовление формовочных и стержневых смесей ...............................	22
Глава 4. Изготовление стержней............................................................................	24
4.1. Устройство стержня....................................................................................	24
4.2. Стержневая оснастка...................................................................................	27
4.3. Классификация способов изготовления стержней ...................................	29
4.4. Ручное изготовление стержней ..................................................................	29
4.5. Машинные способы изготовления стержней............................................	31
Глава 5. Технология литейной формы ..................................................................	34
5.1. Технологический процесс ручной формовки............................................	34
5.2. Разновидности ручной формовки ..............................................................	36
5.3. Технология машинной формовки ..............................................................	38
5.4. Изготовление форм и стержней в нагреваемой оснастке ........................	41
5.5. Изготовление форм и стержней из холоднотвердеющих смесей с неорганическими связующими			43
5.6. Изготовление форм и стержней из жидкостекольных смесей по
СО2-процессу......................................................................................................	44
5.7. Процессы изготовления форм и стержней из холоднотвердеющих смесей с синтетическими смолами			46
5.8. Процессы изготовления форм без связующих материалов .....................	47
Глава 6. Литейные сплавы и их свойства..............................................................	50
6.1. Химический состав и механические свойства ..........................................	50
6.2. Теплофизические свойства металлов ........................................................	50
6.3. Строение металлических расплавов и явление наследственности .........	52
6.4. Литейные свойства сплавов........................................................................	53
Глава 7. Общая технология плавки литейных сплавов........................................	54
7.1. Основные положения разработки технологии плавки .............................	54
7.2. Взаимодействие металлов при плавке с газами........................................	56
7.3. Взаимодействие жидких металлов с материалами тиглей и футеровки плавильных печей		59
7.4. Контроль температуры жидкого металла и его качества.........................	60
7.5. Шихтовые материалы .................................................................................	62
Глава 8. Плавка чугуна ...........................................................................................	64
8.1. Основные сведения о чугунах....................................................................	64
8.2. Устройство и работа коксовой вагранки...................................................	66
8.3. Физико-химические процессы плавки чугуна в коксовой вагранке .......	67
8.4. Модифицирование чугуна..........................................................................	68
Глава 9. Плавка стали .............................................................................................	70
9.1. Общие сведения о сталях для изготовления отливок...............................	70
9.2. Плавка стали в дуговых электропечах.......................................................	70
9.3. Плавка стали в высокочастотных индукционных тигельных печах.......	74
Глава 10. Плавка медных сплавов .........................................................................	76
10.1. Плавка чистой меди ..................................................................................	76
10.2. Плавка латуней..........................................................................................	77
10.3. Плавка оловянистых бронз.......................................................................	78
10.4. Плавка безоловянистых бронз..................................................................	80
Глава 11. Плавка алюминиевых и магниевых сплавов ........................................	80

11.1. Общие сведения об алюминиевых литейных сплавах ...........................	80
11.2. Плавка алюминиевых сплавов .................................................................	82
11.3. Рафинирование алюминиевых сплавов ...................................................	84
11.4. Модифицирование литейных алюминиевых сплавов ............................	84
11.5. Плавка магниевых сплавов.......................................................................	85
Глава 12. Заливка форм ..........................................................................................	86
12.1. Классификация способов заливки форм и типов литниковых систем.........	86
12.2. Проектирование и расчет литниковых систем........................................	88
12.3. Технологические режимы и техника заливки форм...............................	90
Глава 13. Охлаждение отливки в песчаной форме...............................................	92
13.1. Процессы формирования отливки в песчаной форме ............................	92
13.2. Тепловое взаимодействие отливки с формой .........................................	92
13.3. Стадии охлаждения отливки ....................................................................	94
13.4. Продолжительность охлаждения отливки ..............................................	94
13.5. Кристаллизация отливок в песчаной форме ...........................................	95
13.6. Физико-химические процессы взаимодействия отливки с песчаной формой		97
13.7. Усадочные процессы при охлаждении отливки в песчаной форме ......	99
13.8. Устранение усадочных пустот в отливках. Прибыли и холодильники .....	103
Глава 14. Выбивка, обрубка, контроль и доводка отливок до требований технических условий			107
14.1. Выбивка, обрубка и очистка отливок ....................................................	107
14.2. Дефекты отливок. Методы контроля качества отливок.......................	109
14.3. Исправление дефектов и сдача отливок ................................................	113
Список литературы ..........................................................................................	116