铸工工艺与技能训练第十一单元铸件质量检验及缺陷分析课件

第十一单元铸件质量检验及缺陷分析 课题一铸件的质量检验课题二铸件缺陷分析课题三铸造缺陷的修补 课题一铸件的质量检验 一 铸件质量检验概述根据用户要求和图样技术条件等有关协议的规定 用目测 量具 仪表或其他手段检验铸件是否合格的操作过程称为铸件检验 铸件质量检验的依据是 铸件图 铸造工艺文件 有关标准及铸件交货验收技术条件 二 铸件的质量等级检验后 根据铸件的质量情况可分为下列三类 三 铸造生产检验过程检验工作不应以检验为目的 而应作为改善铸件质量的有效方法 铸造生产的检验可分为彼此密切相关的三个阶段 见表11 2 四 铸件成品的检验方法 铸件外观质量的检验铸件外观质量即铸件表面状况和达到用户要求的程度 检验内容包括铸件的表面粗糙度 表面缺陷 尺寸公差 形状偏差 质量偏差 色泽 表面硬度和试样断口质量等 1 铸件形状和尺寸的检验 2 铸件表面粗糙度的评定铸件表面粗糙度的样块比对方法如下 1 被检铸造面必须清理干净 不得有锈蚀 油污 砂粒和其他黏附物 2 比较样块应能表征被检铸件的合金种类和铸造方法 3 砂型铸件的铸造表面被检点数应符合相关要求 4 比对方法分为视觉比对和触觉比对两种 3 铸件质量偏差的检测1 铸件质量偏差检测术语见表11 4 2 铸件公称质量的确定3 铸件质量公差等级和公差数值的确定4 铸件质量偏差的检验和评定程序 4 铸件浇冒口残余量的检验 5 铸件表面和近表面缺陷的目测检验用肉眼或借助于低倍放大镜 检查暴露在铸件表面的宏观缺陷 同时检查铸件的生产标记是否正确齐全 检查时应判定铸件对于检查项目是否合格 区分合格品 返修品和废品 铸件内腔质量的检验 2 铸件内在质量的检验铸件内在质量是指一般不能用肉眼直观检查出来的铸件内部状况和达到用户要求的程度 检验内容包括铸件的化学成分 物理和机械性能 金相组织以及存在于铸件内部的孔洞 裂纹 夹杂物等缺陷 铸件内在质量的检验方法和检验内容见表11 5 3 质量检验报告检验人员在接受检验任务之后 将按照有关的检验项目和试验规范对有关产品进行检验 检验结束后必须开具质量检验报告 提供相关数据 质量检验报告一般包括以下内容 被测试样的产品名称 试样名称 测试项目 委托单位或部门 委托日期 测试日期 测试环境 测试人员 校核 审核 批准人员 测试仪器 设备 测试标准 测试方法 测试数据 测试结果 铸件成品的检验 实训设备铸造生产检验相关的设备 仪器 工具等 操作步骤 1 仔细阅读待检铸件的图样及相关技术文件所规定的要求 2 铸件外观质量的检验 检验内容包括铸件的表面粗糙度 表面缺陷 尺寸公差 形状偏差 质量偏差 色泽 表面硬度和试样断口质量等 铸件内在质量的检验 检验内容包括铸件的化学成分 物理和力学性能 金相组织以及存在于铸件内部的孔洞 裂纹 夹杂物等缺陷 质量分析 1 待检铸件的图样及相关技术文件所规定的要求了解 分析是否透彻 2 铸件的质量等级 铸件生产的检验过程是否熟悉 3 常用的检验工具 设备的使用和检验方法是否掌握 4 铸件成品外观质量 内在质量的检验项目是否掌握 5 出具正确的质量检验报告 评分标准评分标准见下表 课题二铸件缺陷分析 一 铸件缺陷的分类铸造生产过程中 由于种种原因 在铸件表面和内部产生的各种缺陷总称为铸件缺陷 按铸件缺陷性质不同 通常分为以下八类 多肉类缺陷 孔洞类缺陷 裂纹 冷隔类缺陷 表面缺陷 残缺类缺陷 夹杂类缺陷 形状和重量差错类缺陷以及成分 组织和性能不合格类缺陷 对每一类缺陷 又可以细分为多种缺陷 详见表11 6 表11 7所列是普通铸铁件在生产过程中各工序可能产生的铸件缺陷概况 二 铸件常见缺陷1 气孔气孔是常见的铸造缺陷之一 根据其产生的原因 气孔通常分为析出性气孔 反应性气孔和侵入性气孔 1 析出性气孔1 析出性气孔的特征在铸件截面上呈大面积分布着小孔 而靠近冒口 热节等温度较高区域则分布较密集 通常金属含气量较少时 气孔形状呈裂纹状 含气量较多时 气孔较大 呈圆球形 2 影响析出性气孔形成的因素 金属液原始含气量 金属液原始含气量越高 气孔越易形成 冷却速度 铸件冷却速度越慢 气孔越容易形成 合金成分 合金液态收缩大 结晶温度范围大的合金 容易产生气孔或气缩孔 气体性质 气体的扩散速度越慢 气孔越容易形成 3 析出性气孔的防止措施 对炉料进行处理 避免金属液与炉气长时间接触 进行脱气处理 对浇注工具进行烘烤 对金属液进行过热镇静处理 采取真空熔炼和浇注 阻止气体析出 2 反应性气孔金属液与铸型 芯 或在金属液内部某些成分之间 因发生化学反应产生的气体来不及排出所产生的气孔 称为反应性气孔 反应性气孔一般都位于铸件表面以下 呈分散分布的小孔 其又分为金属液与铸型间反应性气孔和金属液内部反应性气孔 反应性气孔类型 特征 产生原因及预防方法等见表11 8 3 侵入性气孔气体从金属液外部侵入金属液后造成的气孔称为侵入性气孔 侵入性气孔的特征是 气孔出现在铸件的个别地方 数量较少 体积 尺寸 较大 孔壁光滑 表面有光泽或轻微的氧化色 形状多成椭圆形 一般位于铸件浇注位置的中上部或上部 1 造成侵入性气孔的因素 浇注时 气体由浇注系统 型腔混入金属液 导致气孔的产生 金属液和冷铁 芯撑相互作用而产生气体 砂型或砂芯中的水分或附加物 黏结剂 在金属液的热作用下气化 分解或燃烧产生的气体 侵入金属液形成气孔 2 侵入性气孔缺陷的预防措施 降低铸型和型芯的发气量 增加铸型 芯 的透气性 采用合理的浇注工艺 采用合理的浇注系统 缩孔与缩松液态金属注入型腔后 随着温度的下降 发生凝固 在此期间发生液态收缩和凝固收缩 在铸件最后凝固的部位 往往会出现由于补缩不良而产生的孔洞 称为缩孔 1 缩孔和缩松的形成铸件形成缩孔和缩松的根本原因是 在冷却 凝固过程中 体积会发生变化 其体积变化情况包括以下几个部分 1 液态收缩2 凝固收缩3 石墨化膨胀另外 缩孔与缩松还与铸型的冷却能力 浇注温度 浇注速度 铸件的厚薄等有关 2 缩孔类缺陷的预防措施1 控制铸件凝固和补缩 实现定向凝固 2 选择适当的浇注温度和浇注速度 3 改进铸件设计 4 加强合金精炼和处理 5 提高铸型刚度和强度 防止型壁位移和抬型 黏砂与夹砂 1 黏砂铸件表面或内腔黏附着一层难以清除的砂粒称为黏砂 根据砂粒与铸件连接情况的不同 一般分为机械黏砂和化学黏砂 1 机械黏砂影响机械黏砂的主要因素如下 砂型表面孔隙的大小 金属液的静压力对机械黏砂影响较大 浇注温度越高 则金属液在铸型表面保持液态的时间就越长 铸型表面材料的导热性能大小 影响铸件的黏砂程度 2 化学黏砂铸件的部分或整个表面上 牢固地黏附一层由金属氧化物 砂粒和黏结剂相互作用而生成的低熔点化合物 称为化学黏砂 化学黏砂的特征是 用肉眼观察铸件黏砂部位的表面时看不清单个砂粒 而是一片连续的蜂窝状物质 3 防止铸件黏砂的方法 选用耐火度高 粒度适宜的造型材料 铸铁件湿型面砂中加煤粉 重油 渣油等附加物 干型表面刷优质涂料 堵塞砂粒孔隙 以减弱金属液的热作用 机械作用和化学作用 在满足透气性要求的前提下 提高砂型的紧实度 减少砂粒孔隙度 防止机械黏砂 适当降低浇注温度 减轻热作用 削弱液态金属的渗透力 2 夹砂在浇注过程中 砂芯面受热膨胀 拱起并开裂 金属液进入砂层开裂的缝隙 使铸件表面产生疤片状金属凸起物 并夹持型砂 称为夹砂 夹砂大多发生在铸件浇注位置的上表面 厚壁铸件 浇注位置有平面的铸件 浇注温度高和浇注时间长的铸件 易产生夹砂缺陷 夹砂缺陷的防止措施如下 1 在型砂中加入适量的焦炭粉 木屑 煤粉等可提高型砂抗夹砂性能的材料 2 选用粒度分散的新砂 热湿拉强度高的膨润土 适当增加黏结剂的加入量 3 造型舂砂时应力求均匀 避免局部过紧或过松 4 型腔中的大平面及易形成夹砂的部位应插钉加固 涂刷稀黏土浆 增强表面强度 5 低温快浇 减少砂型表面受热作用的时间 使表面砂层很快被覆盖 4 变形与裂纹铸件中存在变形与裂纹缺陷的特征 产生原因及预防办法见表11 9 5 胀砂与砂眼 1 胀砂胀砂是指铸件内外表面局部胀大 体重增加的缺陷 造成胀砂的主要原因如下 1 铸型舂得太松 表面硬度太低 2 型砂的含水量过高 易造成铸件胀砂3 流动性太低或应变值太大的型砂不易紧实 易造成型壁移动 4 砂箱的刚度和铸型紧固情况对型壁移动有很大影响 5 浇注温度越高 型壁移动越大越易造成铸件壁增厚 2 砂眼砂眼是指铸件内部或表面带有砂粒的孔洞 多产生在铸件浇注位置的上表面 砂眼主要是由于砂型和砂芯的强度太低 或造型 合型等工序不够细致所造成的 具体表现如下 1 砂型和砂芯的强度太低 承受不住金属液的冲刷 2 型腔内有薄弱部分 容易被金属液冲坏形成砂眼 3 内浇道开设不当 使进入型腔的金属液产生很大的冲刷力 将型砂冲落而带入型腔 4 砂型和砂芯的烘干不良 不能保证足够的强度 5 铸型搁置时间太长 降低了砂型 砂芯的强度 增加了铸件产生砂眼的可能性 6 合型工作不够仔细 未将型腔中散落的砂清除干净 6 浇不到和未浇满 1 浇不到浇不到是指铸件残缺 或轮廓不完整 或轮廓虽完整但边 棱 角圆钝的铸件缺陷 2 未浇满铸件上部产生缺肉 其边角略呈圆形 浇冒口顶面与铸件平齐的缺陷 称为未浇满 错箱 型 错芯和偏芯错型 错芯和偏芯的特征见表11 10 其他缺陷 1 抬型由于金属液的浮力使上砂型或砂芯局部或全部抬起 使铸件高度增加 此现象称为抬型 产生的主要原因是合型时铸型紧固不好 2 型漏有严重的空壳状残缺的铸件缺陷称为型漏 型漏缺陷主要是由于合型不够仔细造成的 3 冷隔在铸件上穿透或不穿透的边缘呈圆角状的缝隙称为冷隔 大多出现在远离浇注系统的宽大上表面或薄壁处 金属流汇合处 以及冷铁 芯撑等激冷部位 4 冷豆冷豆是指浇注位置下方存在于铸件表面的金属珠 铸件缺陷分析 实训设备尖头小铁锤 直尺等检测工具 操作步骤 1 判断铸件存在的缺陷类型 2 分析铸件缺陷产生的原因 3 提出防止产生缺陷的方法和措施 质量分析 1 铸件存在的缺陷类型判断要正确 2 铸件缺陷产生的原因分析要正确 3 防止产生缺陷的方法和措施得当可行 评分标准评分标准见下表 课题三铸造缺陷的修补 铸件缺陷的修补原则是 修补后的铸件外观 性能和使用寿命均能满足要求 且经济上合算 即应修补 反之 技术上无把握 经济上也得不偿失 即不予修补 一 金属液熔补用高温金属液冲浸 使铸件缺陷部位的本体金属表面熔化并与填补的金属液熔合 多用于修补大型铸件的缺损缺陷 二 焊补 焊接修补 焊补常用的方法有电弧焊和气焊两种 这是铸件最常用的修补方法 常见的缺陷 如裂纹 气孔 缩孔 砂眼 冷隔等都可以焊补 电弧焊补铸铁件的焊补方法可分为冷焊和热焊两种 电弧焊补的操作工艺如下 1 电弧冷焊补电弧冷焊补的操作特点在于施焊前铸件不需要进行预热 直接焊补 1 焊补前 对于有裂纹缺陷 应在裂纹始末两端以外钻孔 待焊缺陷部位的清洁 整理工作 缺陷原有形状应适当加工边缘 开出坡口 使其露出新的金属光泽 以防产生未焊透 夹杂等缺陷 焊条均需经过烘烤 2 焊补时 焊条直径可按待焊处壁厚进行选用 根据焊条直径 焊条类型 待焊铸件的壁厚等选择适当的电流 用非石墨型焊条冷焊时 通常采取 小电流 短路 断续 分散焊 用特制铸铁芯焊条冷焊时一般采取 大电流 连续 集中式操作 焊补厚壁件时可用多层堆焊的方法 当焊件的材质较差 且焊缝强度高时 可用栽丝法 当焊补有裂纹倾向缺陷时 可采用热态锤击法 3 焊补时注意事项 难焊的铸件应在室内进行 以防风吹 最好将铸件放置在炉旁 有助于提高整个铸件的温度 焊前若将需焊铸件局部或整体预热至100 200 时 则更能改善焊补区的加工性能 2 电弧半热焊补电弧半热焊补常用钢芯石墨化型铸铁焊条 常用于焊补非加工面上的各类缺陷 1 焊补前 缺陷的清理和加工与电弧冷焊基本相同 待焊的缺陷部分通常加热到400 左右 2 焊补时 半热焊用的电流比冷焊用的电流要稍大 半热焊通常采取 连续堆焊 的方法 电弧通常采用长弧 但不宜太长 以免药皮中大量石墨化元素烧损 也不宜太短 否则药皮不能充分熔化 3 焊补时注意事项 焊缝是铸铁 塑性很差 施焊时不准用锤锤击焊缝 以免锤裂 对于中小型铸件端部位置的缺陷 可不预热施焊 3 电弧热焊补电弧热焊补常用铸铁芯电焊条 1 焊补前 缺陷的清理和加工与电弧冷焊基本相同 对于边角部位及穿透缺陷 可用黄泥 石墨板 耐火砖 造型材料等进行塑型 缺陷处通常须预热至500 700 2 焊补时 通常由缺陷的最低处开始引弧 当熔池液面不断上升时 如发现铁液白亮耀眼或沸腾严重 应暂时停止施焊 当铁液已经超过缺陷顶平面 并接近填满塑型时 应将电弧略为拉长 然后慢慢地熄弧 热焊用电流较半热焊要大 3 焊补时注意事项 施焊过程中如发现有夹杂停滞在铁液中 应将电弧略为拉长 并将电焊条围绕着夹杂转圈搅动 以使该处温度上升 夹杂浮出 焊补后 当熔池里铁液开始凝固时 可将热炉灰或剩余炭火覆盖上 进行保温缓冷 2 氧 乙炔气焊法氧 乙炔气焊法是利用乙炔气在氧气中燃烧所生成的火焰热来熔化焊条金属和被焊铸件金属 从而形成所需焊缝的一种焊补方法 1 气焊前 焊丝和缺陷表面均应清理干净 对于有裂纹的缺陷 应在裂纹的始末两端钻止裂孔 缺陷坡口准备如图11 28所示 2 气焊时 气焊焊炬可根据铸件壁厚进行选择 通常功率宜大 气焊火焰宜用弱碳化焰或中性焰 以减少焊区硅 锰烧损和消除过厚的氧化膜 焊件要熔透 火焰要始终盖住熔池 熔池中如发现有小气孔和白亮杂物时 可往熔池中加入少量气焊粉 以提高熔池温度 焊补快结束时 应使焊缝稍高于铸件表面 并用焊条刮去表面层 以利于切削加工 3 气焊时注意事项 巧妙地利用热胀冷缩规律 掌握好施焊方向和节奏 在焊前和焊补过程中用气焊火焰适当加热铸件的减应区 在加热减应区时 火焰应对着空间或减应区 气焊后 可用碳化焰加热焊缝 以防焊缝白口冷硬 2 氧 乙炔热焊的操作1 焊前坡口角度比冷焊时稍小些 2 焊补铸件应全部或局部缓慢加热至600 3 焊后 铸件应在650 700 保温缓冷 三 浸渍填补浸渍填补是解决铸件渗漏问题的新技术 是将胶状的浸渗剂渗入铸件的孔隙中使其硬化 与铸件孔隙内壁连成一体 达到堵漏的目的 1 浸渗剂目前常用的浸渗剂有水玻璃型 合成树脂型和厌氧型三种 2 渗补工艺渗补工艺因铸件结构 生产类型 浸渗剂种类 铸件缺陷位置及状态的不同而不同 常用的渗补工艺有以下几种 1 无压局部渗补1 用氧 乙炔焰或喷灯对渗漏部位进行喷烧 除去表面的油污 水分 2 用汽油清洗待渗补部位 3 将浸透厌氧胶水的棉球放置在铸件渗漏点 利用铸件的余热加速浸渗和固化 4 胶水浸渗孔隙后绝氧固化 一般经24h可以完成 5 重新进行压力试验 检查渗补质量 2 真空减压局部渗补铸件渗补前首先进行清洗 然后将渗补装置置于待渗补部位 铸件与罩之间垫橡胶密封 开动真空泵抽去罩内气体造成真空 3 真空加压整体渗补此种方法不受零件形状限制 适应性强 四 金属堵塞机床导轨面或其他零件导轨面及重要加工面上的孔洞缺陷 不宜进行焊补 可以用金属堵塞 其修补方法是在缺陷处钻孔 精铰 采用过盈配合压入与铸件同质材料加工的塞子 然后进行加工修整 铸铁缺陷的焊补 实训设备电焊机 分直流与交流 软电缆 焊钳 焊条 地线夹 面罩 清理工具等 操作步骤 1 正确选择焊补设备 辅具 焊条及个人防护用具 2 根据焊条直径 焊条类型 待焊铸件的壁厚等选择适当的电流