荧光渗透检出的铸件缺陷成因分析及防止措施

荧光渗透检测 的 原 理 为 毛 细 管 现 象 # 一般用于 非松孔性的金属和非金属材料 $ 或零件 % 表面开口不 连续的检验 & 发达 国 家 # 如 美 国’ 日 本 和 德 国 等# 其 应用领域涉及到航空 ’ 航天 ’ 核工业 ’ 兵器 ’ 造船以及 锅炉压力容器等行业 & 航空渗透 检 测 标 准 E^ ( d$ !)! ) ) &规定了液 体渗透检测方法的要点和影响其检验结果可靠性因 素的质量控制要求 & 它是从无损检测专业的角度出 发的 # 没有明确指出 荧 光 渗 透 检 测 下 能 显 示 的 铸 件 缺陷类型 # 更没有 对 缺 陷 产 生 的 原 因 进 行 分 析 & 由 于无损检 测 人 员 一 般 对 铸 造 理 论 知 识 了 解 得 比 较 少# 因此 # 往往不知 道 所 检 测 的 缺 陷 为 何 种 类 型 # 容 易造成漏检 ’ 错检 & 而 铸 造 技 术 人 员 往 往 缺 乏 无 损 检测的理论知识 # 难以发现缺陷的位置 # 也不能对荧 光渗透检测的铸件缺陷作定性分析 & 下面对铸件在 荧光渗透检测中易 发 现 的 缺 陷 进 行 分 类 # 分析其产 生的原因 # 并提出了预防的办法 # 供相关人员参考 & @B @! 荧光渗透检测的特点 荧光渗透检测易于发现零件表面宽度深度比较 小且内壁较 粗 糙 的 缺 陷 # 可 对 缺 陷 定 位’ 定性及定 量# 探伤成本较低 # 比较安全 & 缺陷在紫外线照射下 显示出黄绿色 # 灵敏度较高 & 经测试 # 渗透检测灵敏 金 度约为缺陷开口宽度 !) B& 检测的材料范 围 广 #
实践经验
荧光渗透检出的铸件缺陷成因分析 及防止措施
聂小武 ! 庆安集团有限公司 锻铸厂 " 陕西西安 !V # ! ( ( V V
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’( " 石墨粉 ! 加快散热 ! 或采用不填砂浇注的方式 ’
AB A! 裂纹和冷隔类缺陷 荧光渗透检验下观测到的迹象为连续或不连续 的细长黄绿色亮线 " "# "# !! 冷裂 # $缺陷特 征 ! 常 穿 过 晶 体 ! 而不是沿晶界断 ! 裂! 断口呈金属光泽或呈轻微氧化色泽 ! 断口形状与 普通抗拉试棒断口相似 ! 一般在较低温度下产生 " # $产生机 理 ! 铸 件 内 部 应 力 过 大 ! 或者铁水 " 中的硫磷含量过高 ! 增加了脆性 ! 在落砂 % 清理 % 搬运 及热处理等工序中 ! 受到震动锤击或加热速度过大 等引起开裂 ! 或者铸件中夹杂物缩孔 % 气孔和粗大树 枝晶造成应力集中 " # $预防 办 法 ! $ 铸 件 的 内 圆 角 和 工 艺 拉 筋 % 设计要合理 " % 应 使 铸 件 各 部 分 的 冷 却 速 度 趋 于 一致 " & 铸 件 进 行 时 效 处 理 ! 减 少 残 余 应 力" 减少内应力 " , 尽可能使铸件在型内缓慢冷却 ! "# "# "! 热裂 # $缺陷特征 ! 断口严重氧化 ! 无金属光泽 ! 裂 ! 纹在晶界萌生并沿 晶 界 扩 展 ! 呈粗细不均且曲折的 不规则曲线 ! 一般 位 于 铸 件 最 后 凝 固 的 部 位 " 分 为 内裂和外裂两种 ! 内裂出现在冒口的下部等 " # $产生机 理 ! 金 属 液 接 近 凝 固 温 度 时 ! 收缩 " 量较大 ! 塑性较差 ! 铸件自由收缩受阻而造成热裂 " # $预防办法 ! $ 提 高 铸 型 的 退 让 性 ! 可在型 % # 芯$ 砂混合料中加入适量的木屑焦粒和炉渣 等 材 料 " % 增加易 裂 处 的 抗 裂 能 力 ! 如 加 设 防 裂 筋! 采 用冷铁 ! 以及使金属液从多处浇入型腔等 " & 改善 铸件结构 ! 转角处做成圆角 ! 改变分叉或相接的断面 过多等 " , 合金中低熔点元素不得超标 " "# "# %! 冷隔
万方数据
# ! ! " " #年 第! $卷 第%期! #
聂小武 ! 荧光渗透检出的铸件缺陷成因分析及防止措施 发气物质的加入量 ! 湿型要少喷水或少刷水 ! 烘干后 的型芯不要久放 ! 不要用潮 湿 或 生 锈 的 冷 铁 " % 改 善型砂的透气性 ! 其紧实度要 合 适 " & 保 证 金 属 液 能平稳进入型腔 " , 适当提高 浇 注 温 度 ! 使侵入金 属液气体有时间排出 " "# !# "! 析出气孔 # $缺陷特 征 ! 多 呈 细 小 的 圆 形 % 椭圆形或针 ! 状! 往往出现在铸件的厚大断面上或热节处 ! 经加工 后显露 " # $产生机理 ! 主要由金 属 液 在 熔 炼 过 程 中 吸 " 收了较多气体而形 成 ! 在凝固过程中大部分气体会 逐渐析出 ! 而此时金属液的流动性很差 ! 气体较难浮 起! 形成气孔 " # $预防措施 ! $ 炉 料 入 炉 前 应 进 行 烘 干 % 滚 % 光或吹砂等处理 " % 熔炼时加 入 适 量 溶 剂 ! 使金属 液面上形成熔渣保护层 ! 以隔 绝 空 气 进 入 " & 浇 包 工具要进行烘干 ! 对金属液采取高温出炉低温浇注 等 " , 采用真空熔炼和压力凝固 " "# !# %! 反应气孔 # $缺陷特 征 ! 常 出 现 在 球 墨 铸 铁 件 上 ! 也称 ! 为皮下气孔 ! 热处理去除氧化皮后就会显露出来 " # $产生机 理 ! 高 温 金 属 液 注 入 铸 型 后 ! 与型 " 砂# 芯$ 混合料冷铁和熔渣等发生化学反应生成的气 体而形成的气孔 " 铁水中逸出的镁和铁水表面的硫 化镁与铸型中的水 气 发 生 化 学 反 应 ! 生成氢气和硫 化氢等气体 " # $预防措施 ! $ 净 化 炉 料 ! 减少铁水中含气 % 量 " % 严格控 制 型 砂 水 分 ! 在 保 证 球 化 的 前 提 下! 尽量减少镁的加入量 " & 适当 提 高 浇 注 温 度 ! 在铁 水或铸型表面撒上少量冰晶石粉或氟硅酸钠等 " "# !# R! 缩孔 # $缺陷特 征 ! 特 点 是 形 状 不 规 则 ! 孔壁粗糙 ! 并带有枝晶 ! 常出现在热节或最后凝固部位 " # $产生机 理 ! 铸 件 逐 层 凝 固 时 ! 液态收缩与 " 凝固收缩之和大于其固态收缩 " # $预防 措 施 ! $ 工 艺 设 计 时 应 使 各 个 铸 件 % 断面的模数大 致 相 同 " % 采 用 补 贴 增 厚 的 办 法 改 进断面形状 " & 充分 考 虑 断 面 的 有 效 距 离 " , 根 据合金 特 性 ! 增 加 适 当 数 量 的 冒 口" - 对 熔 模 铸 造! 模组的分布要合理 ! 防止局部散热困难 " "# !# ’! 缩松与疏松 # $缺陷特 征 ! 缩 松 是 细 小 分 散 的 孔 洞 & 疏松 ! 是枝晶间及枝晶臂间的细小孔洞 ! 和缩松相似 ! 但孔 洞更细小 " 缩松部位在水压作用下会产生渗透 " # $产生机 理 ! 缩 松 是 由 于 铸 件 体 积 凝 固 时 ! " 液态收缩与凝固收缩的总和大于固态收缩 " 疏松产 生的原因有两方面 ! 一是铸件冷却速度过快 ! 来不及 补缩 & 二是铸件冷却速度过慢 ! 枝晶粗大妨碍补缩 " # $缩孔 的 预 防 ! $ 工 艺 设 计 上 力 求 顺 序 凝 % 固 " % 冒口尺寸和数 量 要 适 当 " & 必 要 时 采 用 补 贴增厚法 " , 控制铁水成分 ! 主要将碳当量和磷含 量控制在规定范围内 ! 尽可能提高碳与硅之比 " # $表面 疏 松 的 预 防 ! $ 加 快 铸 件 表 面 冷 却 R 速度 ! 如适当降低铸型温度和浇注温度等 " % 在熔 模铸造中 ! 可在型壳 装 箱 填 砂 前 于 疏 松 区 域 上 刷 上
@! 荧光渗透检测概况
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属和非金属均可 & @B A! 荧光渗透检测能发现的缺陷类型 ( E^ d$ !)! ) ) &标准对荧光渗透检验缺陷的 类型未作说明 & 经 分 析 # 按照国际铸件缺陷图谱分 类标准 # 认为荧光渗 透 检 验 能 检 测 到 的 缺 陷 主 要 有 三类 # 一是孔洞类 缺 陷 # 如 气 孔’ 针 孔’ 缩 孔’ 缩松和 疏松 * 二是裂纹和冷隔类缺陷 # 如冷裂 ’ 热裂 ’ 冷隔和 热处理裂纹 * 三是夹杂类缺陷 # 如金属 $ 非金属 % 夹杂 物’ 夹渣和渣眼等 &
# # # !!
万方数据 ! " " #年 第! $卷 第%期
聂小武 ! 荧光渗透检出的铸件缺陷成因分析及防止措施 ! "缺陷特 征 ! 铸 件 上 穿 透 或 不 穿 透 的 缝 隙 # ! 边缘呈圆角状 $ 多出现在远离浇口的铸件宽大上表 面或薄壁处金属液流股汇合处或激冷部位 $ ! "产生机理 ! $ 铸 型 模 具 温 度 过 低 $ % 浇 " 注系统设计不合理 $ & 浇 注 温 度 过 低 $ , 合 金 液 压头过小 # 流速过低 $ ! "预防办法 ! $ 提 高 浇 注 温 度 $ % 改 善 熔 % 炼工艺 # 防止 金 属 液 氧 化 $ & 合 理 布 置 浇 注 系 统 # 提高型砂透气性 # 改变芯撑内冷铁等嵌铸物的尺寸 和位置 $ "# "# R! 热处理裂纹 ! "缺陷特征 ! 铸件在热 处 理 过 程 中 出 现 的 穿 ! 透或不穿透的裂纹 # 开裂处的金属表面有氧化现象 $ ! "产生机 理 ! 热 处 理 工 艺 不 当 或 操 作 不 当 % " 铸件残余应力过大 # 热处理过程中又增加了相变应 力% 铸件中有气孔 & 缩 松 和 组 织 粗 大 偏 析 等 缺 陷# 引 起应力集中 $ ! "预 防 办 法 ! $ 采 用 合 理 的 热 处 理 规 范 $ % 壁 厚 力 求 均 匀$ & 改 进 铸 造 工 % 改进铸 件 结 构 # 艺# 减少气孔 & 夹渣及偏析等缺陷 $ AB C! 夹杂类缺陷 荧光渗透检验下观测到的迹象为点状或线状的 黄绿色亮点或亮线 $ 非金属 # 夹杂物 "# %# !! 金属 " ! "缺陷特 征 ! 铸 件 加 工 后 # 基体表面上有大 ! 小不等 # 形状不规则 # 色泽与基体金属不同的其它金 属或非金属杂物 $ ! "产生 机 理 ! $ 液 态 金 属 中 混 入 了 外 来 的 " 金属杂质 $ % 液态 金 属 保 温 温 度 过 低 $ 如 铝 合 金 含有粒状或针 状 结 晶 的 金 属 化 合 物 $ & 液 态 金 属 中混有尚未熔 化 的 金 属 炉 料 或 合 金 添 加 剂 $ , 芯 骨外露或芯撑漂浮 # 被液态金属熔合 # 但未成一体 $ ! "预防办法 ! $ 保 证 炉 料 清 洁 # 防止混入外 % 来金属 $ % 在合金添加元素 全 部 熔 化 后 才 能 浇 注 $ 不进行浇注 $ & 坩埚底部的炉料含夹杂物较多 # "# %# "! 渣眼 ! "缺陷特征 ! 孔眼 内 夹 杂 着 玻 璃 状 熔 渣 # 孔 ! 壁粗糙 # 形状不规则 $ ! "产生机 理 ! 扒 渣 和 挡 渣 不 好 % 浇注系统设 " 计不合理 % 浇注时断流 % 金属氧化物与造型材料相互 作用时 # 形成低熔点熔渣 ! 即二次渣 " 等$ ! "预防办法 ! $ 浇 注 前 # 将金属液静置一段 % 时间 后 # 把 渣 扒 尽$ % 采 用 有 挡 渣 装 置 的 浇 包$ & 适当 提 高 浇 注 温 度 $ , 浇 注 系 统 要 有 挡 渣 措 施# 浇口的设计应使金属液平稳地进入型腔 $
收稿日期 ! " ( ( R ( $ " R
源自文库
A! 铸件缺陷产生原因及预防措施
AB @! 孔洞类缺陷
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荧光渗透检验时观测到的缺陷迹象为分布在零 件表面的黄绿色亮点 & "# !# !! 侵入气孔 $ %缺陷特征 ! 数量较少 # 尺寸较大 # 内表面光 ! 滑# 形状有梨形和 椭 圆 形 # 产 生 在 铸 件 的 局 部# 有时 显露在铸件表面 & $ %产生机理 ! 主要是铸型在高温金属液体的 " 热作用下产生的气体侵入金属液体而形成的 & 如在 砂型中 # 当砂型或泥 芯 产 生 的 气 体 压 力 超 过 金 属 液 体对气体的阻力 时 # 气 体 进 入 金 属 液 体 中& 特 别 是 砂型泥芯局部过湿 或 金 属 液 体 钻 入 通 气 孔 # 就会形 成侵入气孔 & 侵入 气 孔 的 方 向 # 可通过观察气孔的 尖端指向来判断 & $ %预防 措 施 ! $ 控 制 型 $ 芯% 砂混合料中的 %
8 < Q[ ’ " * : > 2 ! "[ " # H < : 4 3 3 7H < A 3 7 : < : O D 4 3 i 2 3+ : < A < # c * =" T 4 i 2 36 1 2 2 3 X 4 V ! ( ( V V" ; 1 4 3 2 9 92 Lf 9 N; " # * + ! ! ’# " &!!! 文献标识码 ! ^!!! 文章编号 ! ! ( ( ( $ $ ’ $ " ( ( ’ ( & ( R R % ( % !! 中图分类号 !