Таким образом, для отливок различного назначения нормы и методы'контроля различны.

9.2. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Контроль химического состава сплава. Химический состав сплава контролируют лабораторным анализом. При выплавке сплава в цехе

.из исходных материалов непосредственно перед заливкой форм следует проверять 100 % плавок на основные элементы сплава и вредные примеси. При наличии сертификатов на исходные мате­риалы (например, на сталь, ферросплавы), точном соблюдении техно­логического процесса плавки, а также периодической проверке на­весок шихтовых материалов на некоторых заводах контроль всех плавок заменен контролем химического состава каждой десятой плавки по одному или нескольким элеменатм сплава, содержание которых сильно колеблется. В случае такого контроля по результатам химического, анализа каждой десятой плавки ОТК решает вопрос выпуска в производство всех десяти плавок. Если результаты ана­лиза десятой плавки неудовлетворительны, проводится контроль каждой плавки.

Если шихтой является готовый проверенный сплав и использу­ются строго маркированные литейные отходы, при их надежном хранении можно допустить контроль химического состава сплава, беря пробу от одной отливки в сутки.

Состав сплава определяют методами химического и спектрального анализов.

j Химический анализ позволяет выделить в чистом виде или в виде соединений отдельные элементы сплава и определить их процентное содержание. При содержании определяемого элемента в сплаве больше 1 %, этот метод достаточно точен, но длителен (до нескольких часов).

Спектральный анализ основан-на рассмотрении спектр а излуче­ний мри воздействии дуговогоразряда на поверхность анализируе­мого_сплава. По сравнению с химическим анализом, он имеет следую-не преимущества: быстрота анализа (для количественного анализа фотографическим методом требуются 15—25 мин, а при сортировке металла для одного анализа достаточно 1—2 мин); высокая точность определения большинства элементов; универсальность (однсЛГ то же оборудование для разных сплавов); определение химического состава щрактически без повреждения образца или детали; возможность Сохранения пластинок со спектрами.

Спектральный анализ состоит из пяти этапов: превращение пробы В газ, возбуждение свечения газа, разложение светящегося газа

I спектр, фиксация спектра, качественная оценка (измерение интен-с п в ноет и спектральных линий). Для работы по перечисленным ртапам необходимо специальное оборудование: спектограф с гене­ратором искры или дуги, стилоскоп, микрофотометр, спектро-

IIроектор.

С использованием современных многоканальных спектроскопи-ческих квантометров можно за 4—6 мин провести полный хими-ческий анализ сплавов с содержанием до 20 элементов, при концен­трации их от 0,001 до 20,0 %, что особенно ценно в массовом про­изводстве.

При литье по выплавляемым моделям пробу на химический и спектральный анализ обычно выполняют в виде прилитого к блоку образца, с которого берут стружку для химического анализа, а остав­шуюся часть образца используют для спектральньго анализа.

Вмировой практике созданы быстродействующие специальные приборы для анализа элементов сплава. Эти приборы основаны на Использовании инфракрасного анализатора, а не химического или физико-химического метода анализа.

Для определения серы и фосфора на приборе Leco CS-46 (ФРГ) Ватрачивают не более 30 с. Образец сжигают в индукционной печи в кислороде. Продукты сгорания СО, С02 и SOa измеряются по .Отдельности специальными детекторами инфракрасного излучения. Выходные сигналы детекторов суммируют электронным способом. Диапазон концентрации проверяемых в сплавах элементов: от 0,0001 до 5,000 % С; 0,0001 до 0,2S. Точность определений ±1 % содержания С и ±3 % содержания S.

За 90 с можно определить содержание азота в сплаве на приборе N2A 2002 фирмы Ley bold—Heraeus (ФРГ). Аналоговый выход Прибора — детектор теплопроводности.

К рассмотренным приборам можно подключать буквопечатающие аппараты для регистрации результатов анализов.

Визуальный контроль отливок. Контроль внешним осмотром проводят после первичной очистки "блоков отливок, что позволяет „лее точно определить причин брака. При этом проводят разбраковку сей партии отливок по внешним дефектам, видимым невооруженным глазом. Контролер сравнивает обнаруженный дефект с допустимым по утвержденному эталону или описанию в технических условиях на отливку. Отливки с дефектами, превышающим допустимые, после отрезки от литников бракуют или направляют на исправление.

Бракованные отливки следует изолировать, с тем чтобы они слу­чайно не попали в годные.

Забракованные контролером отливки должны быть классифици­рованы по видам брака. Результаты разбраковки партии отливок следует фиксировать в журнале, указывая общее число изготовленных отливок, а также число годных и забракованных по каждому виду брака. Так, устанавливают преобладающие виды брака и намечают пути его предупреждения (см. табл. 9.1).

Контроль размеров отливок. Размеры отливки контролируют по ее чертежу. Периодически следует проверять все размеры отливок. Такой контроль производят при запуске в производство новой пресс-формы, а также после ее ремонта. При этом обмерЯКУт все отливки одной или нескольких партий"по всем размерам, указанным в чер­теже, применяя в ряде случаев разрезку части отливок по сечениям и разметку. Разметка отливок позволяет проверить наличие необхо­димых припусков на обрабатываемых поверхностях. При длительной работе пресс-формы изнашиваются, что приводит к изменению разме­ров отливок. Стальные пресс-формы следует проверять после съема с них 100—150 тыс. моделей, алюминиевые — после съема 10— 15 тыс. моделей, литые из легкоплавких сплавов — после съема 1—2 тыс. моделей. Периодическая проверка размеров отливок и своевременное исправление пресс-форм обеспечивают поддержание .точности отливок на требуемом уровне.

Для гарантии правильного выполнения размеров сложных сече­ний, например, турбинных лопаток, целесообразно при разметке с разрезкой по сечениям использовать проектор (компаратор). Для этого в заданном масштабе 10 : 1 или 20 : 1 вычерчивают теоретиче­ский профиль проверяемого сечения. Вырезанный из лопатки темплет устанавливают на проектор (строго по сечению), и его изображение в заданном увеличении переносят на кальку. Затем полученное изобра­жение профиля реального сечения совмещают с вычерченным теоре­тическим профилем (рис. 9.1). Отклонения, выявленные при совме­щении профилей, позволяют более точно выполнить лекальную до­водку сложных профилей турбинных лопаток, лопастей компрессоров, вентиляторов, судовых гребных винтов и других подобных сложных отливок.

Постоянно надлежит контролировать размеры, колеблющиеся Вследствие разной усадки или коробления моделей и отливок. На рис. 9.2 приведены абсолютные значения отклонений размеров литых спрямляющих лопаток компрессора из стали 09Х17НЗСЛ. Размеры I и m полностью зависят от размеров пресс-формы и их постоянно не контролируют. Размеры a, b, D, Т и величина коробления выходной кромки колеблются сильнее и нуждаются в проверке при контроле Каждой отливки. На эти размеры, кроме размеров пресс-формы, влияют: на а и b — облой на моделях, зачищаемый вручную, и

зачистка отливок абразивным кругом; на D — затрудненность усадки отливки, неравномерность уплотнения опорной формовочной смеси (особенно при жидком отверждаемом наполнителе), различная подат­ливость формы; на Т — неравномерность усадки, прочность оболочки, изменения условий питания отливки расплавом в процессе

кристаллизации.

В рассматриваемом случае особенно сильно колеблется коробле­ние выходной кромки, а значит, и всей отливки. Коробление зависит от температурных режимов изготовления и хранения моделей, от условий кристаллизации и остывания отливок.

В серийном и массовом производстве постоянно контролируемые размеры отливок проверяют специальным инструментом: проход­ными и непроходными калибрами (пробками), скобами, в мелкосерий­ном производстве — универсальным мерительным инструментом: штангенциркулями и микрометрами. Некоторые сложные отливки, где кроме абсолютных размеров важно взаимное расположение от­дельных поверхностей и сечений, проверяют в специальных прибо­рах с помощью шаблонов и калибров. На рис. 9.3 представлена^ва типа приборов для контроля турбинных лопаток.

Сложность измерения толщин стенок охлаждаемых полых турбин­ных лопаток обусловили разработку и применение электрических толщиномеров, в основу которых положено устройство микроом­метра. Толщины стенок лопатки определяются путем измерения сопротивления на контролируемом участке отливки. Для градуи­ровки прибора применяют точно изготовленный слупенчатый эталон из того же сплава, что и отливка. Толщины стенок измеряют в задан­ных точках сечений по специальному накладному шаблону, отвер­стия в котором соответствуют расположениям точек измерения.

Электрический толщиномер пригоден для толщин стенок 0,8— 3,5 мм. С увеличением толщины стенок погрешность измерения возрастает.

Реже применяют электромагнитные способы измерения. Проверку отливок в литейном и механическом цехах следует и от одних и тех же баз. Только при этом условии в контроле их дет соблюдена необходимая идентичность. Контроль механических свойств отливок. О механических свой-ах отливок судят по их твердости, сопротивлению растяжению, носительному удлинению образцов, относительному сужению пло­щади поперечного сечения образцов, ударной-вязк-ости. Испытания на изгиб, сжатие, кручение, срез, усталостные проводят в редких (Елучаях, когда с учетом условий службы деталей эти виды контроля указаны на чертеже. Отливки-из жаропрочных сплавовт работающие при высоких температурах, испытывают на жаропрочность.

Контроль твердости осуществляют после термообработки'отливок. 'Обычно по выплавляемым моделям отливают тонкостенные детали. ^Проверку их твердости удобнее вести на приборе ТК (по Роквеллу), который оставляет незначительный отпечаток на отливке.

Литейная корка отливки, застывающая в первую очередь, имеет иную структуру, чем ее тело. Так как поверхность отливки может быть обезуглероженной или окисленной, ее для определения истин­ной твердости зачищают на глубину 0,5—1 мм. Твердость проверяют непосредственно на отливках, не делая образцов. Отливки проверяют на твердость по нормам контроля в количестве 1—10 % одной плавки или термосадки.

Контроль механических свойств отливок на растяжение проводят на специальных литых или вырезанных из литых заготовок (брусков) ■ механически обработанных образцах. Определяют предел текучести рт, временное сопротивление при растяжении ов, одновременно относительное удлинение б и относительное сужение площади попе­речного сечения ij). Эти величины наиболее полно характеризуют прочность и пластичность металла отливок.

Для испытаний на растяжение используют разрывные машины типа пресса Гагарина, например универсальные машины ИМ-4Р, ИМ-12А, ЦНИИТмаш, новые машины высокой точности типа Ин-строн, обеспечивающие плавность статического нагружения, регули­рования скорости испытаний, точность показаний нагрузки не менее ±1 %. Скорость перемещения захвата машины при испытаниях "олжна быть не более 4 мм/мин до появления текучести и не более О мм/мин за пределом текучести.

Важное значение имеет выбор метода литья заготовок для образ­цов. Для тонкостенных отливок из сталей и жаропрочных сплавов Наиболее подходят образцы, испытываемые на растяжение, по ГОСТ 1497—73 (СТ СЭВ 471—77) с начальной расчетной длиной 10 = = 5,65 У F0 (короткие образцы). Длинные образцы /0 = 11,3 "[/ГЦ диаметром d0 = 10 мм труднее получить без литейных дефектов. Образцы диаметром 5—6 мм полнее характеризуют механические свойства отливок по выплавляемым моделям с толщиной стенок в 2—7 мм, которые в практике наиболее распространены. В стандарте указано, что применение коротких образцов предпочтительнее.

= 2,82}/%

Размеры и предельные отклонения по рабочей части цилиндри­ческих образцов приведены в ГОСТе.

При диаметре рабочей части литых механически обработанных образцов d0 < 10 мм допустимые отклонения на этот размер состав­ляют ±2 мм.

Существует мнение, что отдельно отлитые и прилитые к отливкам образцы не отражают истинных механических свойств материала отливки вследствие различных условий питания при кристаллизации. Это мнение, очевидно, справедливо при получении отливок в песча­ных формах. Однако при литье в горячие формы тонкостенных отли­вок и образцов по выплавляемым моделям различия в механических свойствах металла отливок и отлитых отдельно этим же методом образцов незначительны, при условии удовлетворительного питания отливок и образцов и отсутствия литейных дефектов.

В разное время исследователи (И. И. Горюнов, Н. М. Тучкевич, Ф. И. Аксенов, В. Н. Иванов, Б. С. Курчман, 10. А. Иехендзи) пред­лагали различные методы отливки по выплавляемым моделям образ­цов для механических испытаний [411. Ниже приведены только некоторые, представляющиеся оптимальными методиками литья образцов.

Все исследователи сходятся во мнении, что свойства образцов, вырезанных из отдельно отлитых брусков стандартной формы -трефовидной и клиновидной (рис. 9.4, а и б) наиболее высокие, так как в местах вырезки образцов обеспечиваются наиболее благоприят­ные условия питания. Значения свойств этих образцов существенно превышают значения свойства материала реальных отливок, для которых далеко не всегда можно обеспечить такое надежное питание и условия направленного затвердевания. Правда, в некоторых случаях значения механических свойств образцов из трефовидного бруска (см. рис. 9.4, а) получаются заниженными. Это наблюдалось, например, при литье жаропрочного сплава в вакууме, когда значения свойств образцов, вырезанных из бруска указанной формы, были на 15—24 % ниже значений свойств индивидуально отлитых образцов, залитых также в вакууме, и образцов из трефовидных брусков, отли­тых при атмосферном давлении. Причина этого в том, что кристалли­зация в вакууме для отливок больших сечений неблагоприятна, так как в процессе затвердевания расплава не проявляется уплотняющее отливку действие на него атмосферного давления.

Большой объем механической обработки при изготовлении образ­цов, вырезаемых из трефовидных и клиновидных брусков (рис. 9.4, а и б), а также из отлитых пальчиковых образцов по методике ГОСТ 2176—77 вызывает серьезные затруднения, вследствие чего эти отливки при литье по выплавляемым моделям не получили ши­рокого распространения.

Для определения действительных механических свойств тонко­стенных отливок по выплавляемым моделям, на наш взгляд, целесообразно применять отдельно отлитые образцы, сечение и методика Витья которых близки к реальным. Эти образцы изготовляют с минимальной механической обработкой. Для жаропрочных сплавов, (обрабатываемость которых затруднена, Б. С. Курчманом предло­жены и опробованы литые образцы типа гагаринских, которые могут быть использованы с сохранением литейной корки, изготовлены минимальной механической обработкой, без нарезки резьбы и проточки рабочей части. Такие образцы ближе по свойствам к необра­батываемым отливкам по выплавляемым моделям. При испытании •mix образцов применяют литые захваты из жаропрочных сплавов ис. 9.5).

Для проверки свойств металла (отвлеченно от^ отливок) целесо­образно использовать образцы, вырезаемые из отдельно отлитых стандартных брусков клиновидной и трефовидной форм.

Литье по выплавляемым моделям получило широкое распростра­нение для изготовления деталей ответственного назначения, работаю­щих в условиях воздействия высоких температур, например литых рабочих турбинных колес турбокомпрессоров автомобильных дизель­ных двигателей, длительно работающих при температурах до 750 °С. В зависимости от условий работы литых деталей контрольные об­разцы от их партии (от плавки или термосадки) проверяют на растя­жение при повышенных температурах (кратковременные испытания) и жаропрочность (или длительную прочность). При кратковременных испытаниях определяют ов, б, я|> как и при обычных испытаниях на растяжение. Образец и захваты машины помещают в трубчатую печь с регулируемой и контролируемой температурой. Образцы нагру­жают после их нагрева в течение 30 мин при заданной температуре испытаний.

Длительной прочностью называют свойство сплава противо­стоять разрушению под длительным действием постоянно приложен­ной нагрузки при заданной повышенной температуре. Принятое при испытании длительной прочности обозначение о?ооч = 140 МПа показывает, что образец в течение 100 ч при температуре 800 °С выдерживает указанное напряжение.

В исследовательских работах, например, при создании новых жаропрочных сплавов, проводят также испытания длительной прочности с учетом деформации образца (так называемой ползучести сплава).

Испытание Длительной прочности и ползучести Проводят, На­пример, на рычажных разрывных машинах МП-4, ЯБ-1, АИМА-5, и а которых устанавливают печь и создают постоянно действующую нагрузку на образец. В условиях испытаний образец должен про-стоять под действием постоянно приложенной нагрузки и постоян­ной температуры определенное время (например 100 или 1000 ч). Параметры испытаний указывают в технических условиях на вплав.

Контроль структуры отливок. Квалифицированный анализ струк­туры металла отливок может дать много сведений об их свойствах. По характеру излома, например, можно оценить чистоту металла отливки от неметаллических включений, величину зерна, плягтич-jgfCTb сплава. По макроструктуре можно определить величину зерна и характер кристаллизации отливки, в некоторых случаях — факти­ческую температуру заливки. Макроструктуру отливки исследуют без увеличения на конкретной детали..

Более тонкое исследование структуры проводят на шлифах, выре­занных из контролируемой части отливки. При рассмотрении микро­структур при значительном увеличении (в 100—500 раз и более) можно определить структурные составляющие, характер структур­ного упрочнения сплава: выявить упрочняющие фазы — карбиды, нитриды, интерметаллиды. Металлографический анализ микрострук­тур позволяет судить о химическом составе и механических свойствах материала отливок, выявлять неметаллические включения, вредные примеси в металле.

toy Наиболее простым методом анализа структуры является рас­смотрение изломов металла с помощью луп.

j Для исследования макроструктуры отливку следует подготовить: ^очистить, разрезать по контролируемому сечению, иногда механи­чески обработать до требуемой чистоты и протравить для отчетливого выявления макрозерен.

'Макроструктуры отливок лопаток автомобильного двигателя из железой и ке левого сплава представлены на рис. 9.6. При литье по выплавляемым моделям величина зерна зависит от температуры металла и фор4ы. Например, металл или форма при заливке ло­патки, показанной на рис. 9.6, слева имела меньшую температуру, чем для лопатки, показанной справа.

Исследования микроструктуры проводят на полированных трав-шеных шлифах, вырезанных из отливки. Структуры сплава исследуют 'с помощью оптических микроскопов МИМ-7, МИМ-8 и других при I увеличении до 2000. На практике чаще всего пользуются увеличе-| нием в 100—500 раз.

> Электронные микроскопы, разрешающая способность которых в десятки раз выше, чем оптических, вследствие меньшей длины волны электронного излучения, позволяют исследовать микроструктуры с увеличением в 10—40 тыс. раз и более. Уже применяют микроскопы, на которых достигают увеличения в 500 тыс. раз. При этом можно вести исследования на уровне величин нескольких атомных радиусов (до 0,9 им).

На рис 9.7 приведена для примера микроструктура рабочего колеса турбокомпрессора дизельного двигателя из никельхромового жаропрочного сплава типа Inco 717С. При увеличении в 100 раз фис. у./, а) хорошо видны границы зерен сплава с цепочкой упроч-

ияющих мелких карбидов хрома. При увеличении в 400 раз (рис. И.7, б)

на основе соединения Ni3(Ti, А1) и карбидная сетка по границам i зерен. По границам зерен также располагаются карбиды титана i (светлые включения).

На рис. 9.8 приведены микроструктуры турбинных лопаток авто­мобильных двигателей из сплавов АНВ-300 и АНВ-300У, отличающихся различным содержанием углерода. Повышение со­держания с 0,1 до 0,35 % С позволило повысить жаропрочность сплава на 30 % при совместном интерметаллидном и карбидном упрочнении. На электронной микрофотографии отчетливо видно благоприятное измельчение интерметаллиднои фазы с повышением концентрации углерода в сплаве. О Для более точной расшифровки сплавало содержанию отдельных фаз, выявления их химического состава применяют рентгеноструктур-I рыйанализ. Он основан на свойстве строго определенных для данной [фазы кристаллических решеток отражать под определенными углами, |В зависимости от расположения кристаллических плоскостей, рентге-мовские лучи. Результат рентгеноструктурного анализа — характер ■отражения рентгеновских лучей от кристаллических плоскостей — ' фиксируется на фотопленке в виде дебаеграммы, на которой получа­ются изображения, аналогичные поверхностям, проведенным через группы атомов определенной кристаллической решетки. С помощью имеющихся формул и таблиц специалист идентифицирует кристалли­ческую решетку соединения металлической или интерметаллиднои фазы.

Реактивы для травления образцов при исследованиях макро- и микроструктур приведены в специальной литературе по металло­графии.

Контроль отливок на отсутствие трещин. Трещины в отливках иногда бывают исчезающе малыми, незаметными при визуальном контроле. При" контроле внутренних дефектов рентгенопросвечива-нием трещины также трудно выявить из-за большой массы просвечи­ваемого металла.

Для выявления дадщн в отливках используют -хде1шалыше методы контроля!- магнитный, люминесцентный и цветной дефек­тоскопии. _

Магнитный контроль применим для сталей и сплавов, обла­дающих магнитными свойствами. Принцип магнитной дефектоскопии основан на том, что в намагниченной отливке трещины искажают магнитное поле и силовые линии концентрируются по границам трещин. Намагниченную с помощью магнитного дефектоскопа от­ливку погружают в суспензию с магнитным порошком, которым концентрируется и удерживается на границах трещины, делая ее видимой.

Для обнаружения трещин отливку намагничивают так, чтобы силовые линии магнитного поля пересекали дефект под прямым углом Поэтому для выявления поперечных трещин применяют намагничи­вание отливки продольным магнитным полем, а для выявления косо-расположенных трещин — циркулярное намагничивание. Для выявления трещин любого направления используют комбинированное намагничивание. Перед испытанием отливку обезжиривают. Для обнаружения трещин на фоне отливки применяют чувствительные ферромагнитные черные порошки из магнитной окиси железа.

ч.Люминесцентный или флюоресцентный_ способ выявления дефектов применим- ко всем материалам в тех случаях, когда дефекты выходят на поверхность, в том числе и для немагнитных сплавов.

Флюоресценция — свойство вещества поглощать свет одной длины волны и превращать его в свет другой длины волны. Для дефекто­скопии используют невидимый глазом ультрафиолетовый («черный») свет, под действием которого флюоресцирующая жидкость_ярко светится.

Предварительно очищенные и обезжиренные отливки погружают на 10—20 мин в ванну с флюоресцирующей жидкостью. Под дейст­вием капиллярных сил жидкость проникает в трещины или другие дефекты. Излишек жидкости, оставшейся на поверхности отливки, смывают водой. В дефектах жидкость задерживается. Затем «прояв­ляют» дефекты, для чего отливки опыляют порошком, адсорбирую­щим жидкость при выдержке 5—10 мин. Порошок не флюоресцирует, но способствует лучшему выявлению дефектов. Покрывая поверх­ность отливки тонким ровным слоем, порошок гасит флюоресценцию жидкости, оставшейся частично не смытой с поверхности и тем самым уменьшает фон. В местах расположения дефектов порошок впиты­вает жидкость, вытягивает ее на поверхность. После этого отливки облучают ультрафиолетовым светом. Жидкость, вытянутая порошком на поверхность, флюоресцирует, обрисовывая дефекты в виде ярких, легко видимых глазом светящихся линий,

т

Обычно используют флюоресцирующую жидкость состава: 85,7 % очищенной нефти, 9,3 % олеиновой кислоты и 5 % триэтаноламина. Проявителем служат сухие тонкие порошки окиси магния, угле­кислого магния, мела, талька, пылевидного кварца. В качестве источника ультрафиолетового излучения используют ртутно-кварце-

bie лампы ПРК-4 или ПРК.-2 с приборами включения. Светофильтром ля получения «черного света» служит увиолевое стекло. Это стекло [пропускает ультрафиолетовый и близкий к нему фиолетовый участки спектра, остальная часть спектра стеклом задерживается.

Сущность метода цветной дефектоскопии заключается в том—что ютливку смазывают легкоподвижнрй краской, способной лроникать Ьмельчайшие дефекты. Затем краску с поверхности смывают и отливку вновь смачивают другой краской — фоном, обладающей поглотнтельной способностью. На фоне из..дефектов выступает ранее щанесенная краска, обозначая тем самым места, расположения де-

Й£КТОВ^_

В состав легкоподвижной краски входит 10 г жирорастворимого темно-красного красителя «судан IV» на 1 л раствора, состоящего из масла МК-8 и бензола; поглощающая белая краска состоит из 700 см8 коллодия, 100 см8 ацетона, 200 см3 бензола и 50 г густотертых цинко­вых белил на 1 л жидких составляющих.

Отливки обезжиривают ацетоном, протирают чистой ветошью, просушивают в сушильном шкафу; затем их окунают в красную краску 2—3 раза с интервалом 2—3 мин. Можно наносить краску Пульверизатором или кистью. После выдержки (2—3 мин) красную Краску с поверхности отливки снимают ветошью, смоченной смесью керосина и трансформаторного масла (70 : 30). На отливку быстро (окунанием или кистью) наносят белую краску ровным тонким слоем. После подсушивания краски осматривают дефекты. Трещины выяв­ляются четкими красными линиями на белом или розоватом фоне. Раковины и поры — красными точками. Более глубоким дефектам соответствует более яркая красная окраска.

При цветной дефектоскопии необходимо работать с вытяжной вентиляцией и соблюдать меры противопожарной безопасности, так как применяемые материалы токсичны и огнеопасны.

Контроль внутренних дефектов в отливках. Внутренние дефекты отливок могут быть выявлены при просвечивании отливок рентгенов-скими лучами.

Проходя через металл отливки, благодаря малой длине волны (0,31—0,0006 им) рентгеновские лучи частично пронизывают металл, а частично отражаются многочисленными поверхностями металли­ческих кристаллов, создавая рассеянное вторичное рентгеновское излучение. Интенсивность поглощения рентгеновских лучей металлом зависит от плотности элемента и от его места в периодической системе

(элементов Д. И. Менделеева (от атомного номера). Чем больше атом-иый номер просвечиваемого элемента, тем больше он поглощает

I рентгеновских лучей. Рентгеновские лучи также обладают свойством оказывать химическое действие, что используют в процессе дефэкто-скопии для получения рентгеновского снимка на фотографической пленке.

Рис. 9.9. Схема просвечивания отливки: / — рентгеновская трубка; 2 — бленда; 3 — лучи; 4 — свинцовая диафрагма; 5 — отливка; б — защитные свинцовые листы; 7 — кассета с фотопленкой

Поглощенная энергия рентгеновских лучей вызывает появление «скрытого изобрже ния» вследствие изменений находящегося в эмульсии бро­мистого серебра и превращения его в металлическое.

Наиболее распространен фо­тографический метод рентгено-дефектоскопии (рис. 9.9). На пути рентгеновских лучей выходящих из фокуса анода рентгеновской трубки, устанавливают отливку, а за ней фотографическую пленку в кассете или черной светонепроницаемой бумаге, но хорошо проницаемой для рентгеновских лучей. Если на пути лучей встретятся пустоты в отливке (раковины, рыхлоты), то проекция этих мест на фотопленке будет более темной.

Не только пустоты, но и ликвация в отливках, когда в общей - металлической массе встречаются более или менее плотные участки с иным химическим составом, хорошо выявляются при рентгенодефек-тоскопии в виде более темных или более светлых участков на нега­тиве.

Контрастность и четкость негативов важны для правильной оценки дефектов. Они зависят от длины волны рентгеновского излу­чения, величины рассеянного излучения, фокуса трубки, расстояния до'пленки и применяемой фототехники.

Для предотвращения рассеяния излучения, снижающего контраст­ность снимка, применяют диафрагмы, экраны и фильтры из свинца. Помещая их в виде фольги между отливкой и пленкой, можно осла­бить эффект рассеяния, так как часть излучения поглощается фоль­гой.

Фототехника, применяемая в рентгенодефектоскопии, описана в специальной литературе.

Стопроцентному рентгеновскому контролю подвергают отливки наиболее ответственного назначения, когда поломка детали может вызвать опасность для здоровья и жизни людей. В менее ответствен­ных случаях проводят выборочный рентгеноконтроль.

Рентгенодефектоскопию можно использовать при отработке ЛПС, для выбора оптимальных размеров прибылей. Например, при литье сопловых лопаток тяговой турбины автомобильного газотурбинного двигателя вначале применили цилиндрический стояк (рис. 9.10, а). В изломе отлитых лопаток была обнаружена усадочная рыхлота. С помощью рентгенодефектоскопии выявили, что в случае, когда лопатки расположены широкой частью пера вниз, условия кристал­лизации отливок и питания их расплавом неудовлетворительны.

В пере образуется крупная сосредоточенная усадочная рыхлота, отчетливо видимая на позитиве рентгеновской пленки (рис. 9.10, г). Применение литниковой системы с кольцевым коллектором (рис. 9.10, б) при той же ориентации лопаток — широкой частью пера вниз — изменило характер дефекта. Питание лопаток улучшилось, но из-за несоблюдения принципа направленного затвердевания уса­дочные дефекты в лопатках остались в виде рассредоточенных рыхлот (рис. 9.10, д). Только при расположении лопаток широкой частью пера к коллектору (рис. 9.10, в), когда было обеспечено направленное затвердевание отливок, они были получены годными, без усадочных рыхлот (рис. 9.10, е).

Контроль ультразвуком основан на регистрации донного эффекта импульса ультразвукового генератора. Ультразвуковые волны с ча­стотой 20—10 МГц распространяются в однородном металле отливки прямолинейно и отражаются от поверхностей различных дефектов (трещин, раковин). С помощью осциллографа определяют место рас­положения дефекта. Этим методом проверяют в основном простые по конфигурации отливки. Ультразвуковой контроль является одним из наиболее простых методов выявления внутренних дефектов без разрушения отливок и по мере его совершенствования найдет более Широкое применение.

Контроль Герметичности отливок. Простейшее испытание — проба керосином, который наливают в отливку. Керосин подвижная жидкость, хорошо проникает в рыхлоты, трещины, раковины отливки. При сквозных дефектах, через несколько часов на поверхности отливки появляется темное пятно просочившегося керосина. Не все отливки можно испытывать этим способом, для отливок с большим числом отверстий и окон он не пригоден.

Герметичность отливки_можно проверить также под-давлением.

J Для этого все отверстия в отливке закрывают пробками или заглуш­ками с резиновыми прокладками. В одной из заглушек предусматри­вают штуцер, соединяемый с шлангом для подачи в отливку воды или

\ воздуха под заданным давлением с помощью насоса или компрессора. Для лучшего выявления дефектов отливку следует погрузить в воду или покрыть снаружи мыльной водой, тогда в месте дефекта при утечке воздуха образуются мыльные пузыри. Проверка сжатым воз­духом оолее опасна, чем водой, и ее следует вести с соблюдением всех мер безопасности, преимущественно при низком давлении. При про­веерке герметичности водой избыточное давление может достичь не­скольких десятков мегапаскаль.

9.3. БРАК ОТЛИВОК, ЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Основными причинами брака являются нетехнологилность конст­рукции деталей, несовершенство технологического процесса, наруше­ния технологии и недоброкачественность технологических материалов.

Брак из-за нетехнологичной конструкции детали возникает в тех случаях, когда конструктор не учитывает возможности литей­ной технологии. Например, если в погоне за уменьшением числа деталей в узле он конструирует неоправданно сложную отливку с резко изменяющимися толщинами стенок или в стремлении снизить массу детали указывает в чертеже, пренебрегая возможностями техно­логии, слишком тонкие стенки. Эти замечания не следует понимать так, что конструктор вправе ставить перед литейщиками лишь про­стые задачи. Современный уровень развития процесса литья по выплавляемым моделям допускает отливку весьма сложных деталей. Однако всестороннее обсуждение и согласование чертежа литой де­тали конструктором и технологом-литейщиком, создание технологич­ной конструкции намного облегчают процесс производства и способ­ствуют снижению потерь, в том числе и от брака.

Контакт в работе конструктора и литейщика не ограничивается согласованием чертежей, в ряде случаев возникает необходимость изготовления опытных отливок, что позволяет создать наиболее рациональную, технологичную конструкцию литой детали.

Брак из-за несовершенства технологического процесса встреча­ется наиболее часто. Перед запуском каждой новой отливки в про­изводство технология ее изготовления должна быть выбрана на основе научных принципов, а затем опробована на опытных отливках. Проб­ные отливки необходимо всесторонне исследовать по геометрическим размерам, наличию внутренних дефектов, соответствию механиче-320 ских и служебных свойств. После доработки технологического про­цесса должна быть полная уверенность в том, что он надежно обеспе-чпвает получение годных отливок и что каждый случай брака явля­йся следствием нарушения технологии. Причины этих нарушений должны полностью выявляться и устраняться.

Технологический процесс следует постоянно совершенствовать, впираясь на достижения науки, стремясь облегчить труд рабочих, максимально используя механизацию и автоматизацию производства.

Брак, вызванный нарушением технологии, может появиться на любой операции, например в результате небрежной подготовки мате­риалов, нарушения режимов сушки слоев суспензии на модельных .блоках, низкой или излишне высокой температуры заливаемого расплава. Брак неизбежно увеличивается при неудовлетворительном состоянии оборудования и оснастки, а также вследствие небрежной работы. Следить за тем, чтобы технология не нарушалась, обязаны В первую очередь производственный мастер и технолог. Вынужденное Отступление от технологии возможно только по серьезным причинам, например, при аварии оборудования. Каждое такое отступление от "технологии должно быть зафиксировано и, соответственно, докумен­тально сформлено.

Дефектные отливки подразделяют на три вида:

окончательный брак — отливки, исправление которых невоз­можно или экономически нецелесообразно;

условный брак — отливки, дефекты которых таковы, что допу­скается работа детали в изделии; такие отливки исправлению не Подлежат, а их пропускают в производство с картой отклонений, по согласованию с конструктором;

исправимый брак — отливки, дефекты которых могут быть исправлены (например, заваркой или дополнительной механической обработкой), после чего они становятся годными.

Брак отливок разделяют на внутренний, выявляемый в литейном: цехе, и внешйий — брак литейного цеха, обнаруженный в механи­ческом или других цехах завода. Наибольшие убытки приносит Внешний брак, так как к стоимости отливок добавляется стоимость их последующей обработки, при которой выявляется литейный дефект. Внешний брак литейный цех обязан заменить годными отливками.

Каждая забракованная контролером отливка должна быть клас­сифицирована по виду брака. Результаты разбраковки отливок сле­дует фиксировать в журнале, где указывают общее число изготов­ленных отливок, число годных и забракованных, с классифика­цией последних по видам брака.

Для принятия эффективных мер по предупреждению брака, его следует правильно классифицировать. Ниже приведена класси­фикация дефектов и указаны меры предупреждения их образования В отливках.

9.4. ИСПРАВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ОТЛИВОК

Исправление дефектов отливок целесообразно, если затраты на эту работу меньше стоимости изготовления отливки вновь.

Для исправления коробления отливок применяют рихтовку. Ко­робление — часто встречающийся дефект, особенно в случае изго­товления тонких и сложных отливок неуравновешенной конструк­ции. Рихтовку можно использовать для сплавов, обладающих до­статочной пластичностью (б20°>2 %). Отливки из некоторых жаро-прочных и инструментальных сталей с низкой пластичностью р,их-) товать" не "следует. В каждом отдельном случае применяют различ­ные приемы рихтовки, устанавливая сначала величину деформации с помощью контрольного прибора или измерительного инструмента, i

В условиях массового производства, при систематическом короб­лении отливок, правку производят в специальных правочных штам­пах на прессах. В мелкосерийном производстве коробление отливок обычно устраняют вручную, используя универсальный слесарный • инструмент.

После рихтовки отливок следует проводить термообработку для снятия появившихся напряжений. Обычно применяют нормали­зацию отливок.

Наружные раковины в отливках могут быть исправлены завар­кой. Трещины, спаи, рыхлоты исправлять заваркой не рекомен­дуется. Обычно применяют дуговую электросварку, используя ли-. тые электроды или проволоку из того же сплава, из которого вьшол-нена отливка. Дефектное место отливки слесарным способом очи­щают на всю глубину залегания дефекта, а затем заваривают и место сварки зачищают вровень с поверхностью отливки. Отливки из жаро-прочных сплавов перед заваркой нагревают до 600 —650°С._Нагре-вать отливки выше 800°С не следует из-за опасности образования в месте сварки"окалины. После заварки и зачистки отливки норма­лизуют для снятия напряжений»

Отливки 1-й и 2-й групп контроля в местах заварки следует про­верять рентгеном.

I Если все отливки данной партии не обладают необходимой точ­ностью и нуждаются в слесарной доводке, то следует проверить и при необходимости откорректировать технологический процесс их изго­товления. Прежде всего необходимо проверить точность размеров пресс-форм и получаемых в них моделей.

При отклонении размеров отдельных отливок от требуемых по чертежу, в ряде случаев можно исправить ее слесарной обработкой.

Рассмотрим пример слесарной доводки спрямляющих лопаток компрессорной турбины из стали 09Х17НЗСЛ (см. рис. 9.2). Размер D между двумя полками имеет отклонения больше, чем другие раз­меры вследствие затрудненной усадки отливки. Если этот размер больше указанного в чертеже, то исправить отливку невозможно, но если он на несколько десятых миллиметра получился меньше чертежного, то, сняв по обеим полкам металл (0,1 — 0,2), не утоняя их меньше допустимого, можно исправить размер D, ввести его в нижний предел поля допусков.

Сильно колеблется у рассматриваемых лопаток и максимальная толщина профиля пера Т. Эти колебания вызваны расширением и 322 сжатием формы при прокаливании и охлаждении. Если размер Т в самом тонком месте не вышел за пределы минимально допустимого, то его можно выровнять по всей лопатке, избегая утонения. Излиш­ний металл следует плавно снять по кривой поверхности утолщенного [профиля, например, на заточном станке.

Из рассмотренного примера следует, что слесарная доводка от­ливок позволяет сократить брак по геометрическим размерам.

9.5. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ

Контроль осуществляют цеховые и заводские отделы технического онтроля (ОТК).

Материалы, поступающие на завод, проверяет ОТК склада. Здесь сверяют поступившие с материалами сертификаты. При их соответствии действующим техническим условиям материалы выдают в цех. Если по некоторым показателям материалы не укладываются в технические условия или по ним нет данных в сертификате, то об­разцы материалов направляют для анализа в лабораторию и после положительного заключения допускают к применению в производ­стве. Иногда необходимо технологическое опробование материала. Тогда решение о его годности принимают после получения пробных партий отливок. Немарочный и непроверенный материал пропус­кать в производство на следует во избежание увеличения брака отливок.

Оснастку проверяют периодически в мерительной лаборатории или цеховых контрольно-проверочных пунктах. Пресс-формы сле­дует проверять периодически обмером и разметкой партий отливок. [Пресс-формы и контролные приборы должны иметь паспорта, в ко­торые заносят номинальные размеры, отклонения, регистрируют проведенные ремонты и указывают срок следующей проверки.

Операционный и окончательный контроль целесообразно про-водить на модельном участке (проверяют модельный состав, мо­дели, блоки моделей), на участке формовки (контролируют свя­зующий раствор, суспензию, соблюдение режимов сушки после каждого нанесенного слоя, состояние оболочки после выплавления моделей), на плавильно-заливочном участке (проверяют режим прокаливания форм, качество и количество шихты, состояние форм перед заливкой, температуру металла перед заливкой, производят экспресс-анализ его химического состава).

Операции выбивки отливок, очистки и обрубки их совмещают со 100 %-ной визуальной проверкой залитых блоков и отделенных от ЛПС отливок. С этих операций ОТК направляет в лобораторию , образцы для химического анализа сплава. При использовании спе­циальных неразрутающих методов контроля (люминесцентного, магнитного, рентгеновского и др.) отливки направляют на проверку , в соответствующие лаборатории. Образцы для проверки механи ческих свойств обычно передают на термообработку вместе с отлив ками, после проведения которой их направляют для испытаний в лабораторию. При окончательном контроле отливок проверяют их г размерную точность, данные лабораторий металла и механических свойствах, о результатах контроля отливок специальными методами. Забракованные отливки помещают в изо­лятор брака для последующего использования в шихту.

При технологическом контроле на всех операциях проверяют соблюдение утвержденной технологии.

Четкой организации контроля способствует правильно состав­ленная документация — карта контроля или операционные техно­логические карты, куда занесены контрольные операции, а также сопроводительные документы по партиям — маршрутные листы.

На разных предприятиях партии отливок определяют различно. Чаще всего партией считают все одноименные отливки одной плавки. При малом объеме производства или при плавке в печах малой ем­кости партией считают сменную выплавку.

В целях упорядочения учета изготовленных отливок для обеспе­чения возможности быстрого установления состава и свойств металла, времени изготовления и других характеристик широко использу­ется клеймение их. Место клеймения отливок определяют по четежу детали. Кроме номера чертежа детали в литейном цехе часто на отливки ставят номер плавки. При литье по выплавляемым моделям каждую смену проводят много плавок в печах малой вместимости. Поэтому на отливках неответственного назначения можно указывать номера партий, считая партией суточную выплавку. Для отливок ответствен­ного назначения в клеймо следует вводить порядковый индиви­дуальный номер плавки.

Отливки можно клеймить ударным клеймом, но можно также нумеровать модели с помощью острой чертилки. Этот номер пере­ходит на отливку, сохраняясь на протяжении всего технологичес­кого процесса. Клеймение требует незначительных затрат, но обес­печивает порядок в работе, так как по маршрутному листку можно установить, кто и когда изготовлял данную отливку.

Отливки обрабатывают партиями и сопровождают маршрутным листом, в котором указывают номер партии, дату заливки, число отливок. В маршрутном листе перечисляют все производственные операции и делают отметки о числе годных отливок, принятых на данной операции. К концу технологического процесса на оконча­тельный контроль отливки поступают с отмеченным числом брака по каждой промежуточной операции.

После окончательного контроля и сдачи годных отливок в марш­рутном листе подсчитывают общее число забракованных отливок и число их по отдельным видам брака, определяют процент брака в данной партии.

Убытки от брака выражают в рублях и определяют числом за­бракованных отливок, стоимостью безвозвратных потерь металла (угар) и других материалов, трудоемкостью отливки, учитывая также цеховые накладные расходы. Снижение брака, своевремен­ное изъятие забракованных отливок из производства сокращает убытки от брака и существенно повышает технико-экономические показатели работы цеха. Классификация дефектов отливок по выплавляемым моделям приведена в табл. 9.1.

ГЛАВА |10