Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Раковины в отливках — это полости в теле отливки, нарушающие её сплошность. Они относятся к наиболее распространённым дефектам литья и входят в группу несплошностей согласно ГОСТ 19200-80 «Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов». Характер полости, состояние её поверхности и расположение в отливке позволяют однозначно установить природу дефекта и определить правильные меры борьбы с ним.
ГОСТ 19200-80 разделяет все дефекты отливок на пять групп. Раковины входят в третью группу — несплошности в теле отливки. Стандарт фиксирует для каждого дефекта единственный допустимый термин и запрещает использование синонимов в технической документации.
Основные виды раковин, определённые стандартом, различаются по механизму образования, форме полости и состоянию внутренней поверхности. Понимание этих различий — исходная точка для установления причины брака и выбора корректирующего действия.
Все металлы и сплавы при переходе из жидкого состояния в твёрдое уменьшаются в объёме. Это явление называется усадкой. Линейная усадка серого чугуна составляет в среднем 0,8–1,2%, стали — 1,8–2,2%, большинства цветных сплавов — около 1,5%. Объёмная усадка приблизительно втрое больше линейной.
Если расплав не получает дополнительного питания в процессе кристаллизации, уменьшение объёма приводит к образованию полости. Она формируется в последнюю очередь затвердевающих зонах — как правило, в массивных узлах, утолщениях стенок и верхней части отливки. Именно там расплав остаётся жидким дольше всего и не имеет источника восполнения объёма.
Характерный признак усадочной раковины — шероховатая поверхность с острыми кристаллами первичного аустенита (дендритами), видимыми невооружённым глазом. По этому признаку её безошибочно отличают от газовой раковины, поверхность которой всегда гладкая.
Газовые раковины — это округлые или овальные полости с чистой гладкой поверхностью. Они образуются из газов двух принципиально разных источников.
Образуются из газов, растворённых непосредственно в расплаве. При снижении температуры растворимость газов резко падает: они выделяются в виде пузырей, которые при недостаточной скорости всплытия остаются в теле затвердевающей отливки. Основной газ — водород. Особенно критично его содержание для алюминиевых сплавов и стали.
Разновидность эндогенных дефектов — ситовидные раковины. Это удлинённые тонкие полости, ориентированные перпендикулярно поверхности отливки. Они образуются при повышенном содержании водорода в кристаллизующемся слое и концентрируются в подповерхностной зоне толщиной несколько миллиметров.
Вызваны газами, поступающими из литейной формы и стержней при заливке. Влажная или недостаточно просушенная формовочная смесь выделяет водяной пар. Органическое связующее стержней при термическом разложении образует углекислый газ, угарный газ, пары фурфурола и другие продукты. Если газопроницаемость формы или стержня недостаточна, давление газов превышает металлостатическое давление расплава — пузыри прорываются в металл.
Внешнюю газовую раковину от усадочной легко отличить тактильно: поверхность газовой раковины гладкая, усадочной — шероховатая, при касании ощущаются острые кристаллические включения. Этот простой критерий описан в классических справочниках по литейному производству и используется при первичной сортировке брака.
Выбор метода контроля определяется расположением дефекта (поверхностный или внутренний), размером отливки и требованиями технических условий.
Первичный и обязательный метод. Выявляет открытые раковины после очистки поверхности отливки. Проводится по требованиям ГОСТ 23479-79 «Контроль неразрушающий. Методы оптического вида». Применяют осмотр невооружённым глазом и с применением лупы с увеличением до 7 крат при контроле в производственных условиях; в технически обоснованных случаях допускается увеличение до 20 крат. Позволяет установить тип раковины по состоянию поверхности полости без применения приборов.
Основан на отражении ультразвуковых волн от границ раздела сред с различными акустическими свойствами. Позволяет выявить внутренние несплошности — как усадочные, так и газовые раковины — с указанием глубины залегания и условных размеров. Наиболее универсальный метод для контроля ответственных отливок средней и большой толщины.
Просвечивание рентгеновским или гамма-излучением с регистрацией на плёнке или цифровом детекторе. Нормативная база применения радиографического метода для металлических изделий, включая отливки, установлена ГОСТ 20426-82 «Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные. Область применения». Метод наглядно отображает расположение, форму и размер дефектов. Особенно эффективен для выявления газовых раковин — они хорошо видны как округлые просветления на снимке. Для усадочных раковин с разветвлённой формой ориентация просвечивания должна совпадать с плоскостью наибольшего раскрытия дефекта.
Метод регламентирован ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования». Стандарт устанавливает, что капиллярные методы предназначены для обнаружения исключительно поверхностных и сквозных дефектов, открытых на поверхность объекта контроля. Закрытые внутренние полости, не имеющие выхода на поверхность, капиллярным методом не выявляются. Метод основан на проникновении цветного или флуоресцентного пенетранта в полость открытого дефекта. Применяется для цветных металлов и немагнитных нержавеющих сталей, в которых магнитопорошковый метод неприменим.
Ключевой принцип — создание условий направленного затвердевания: металл должен кристаллизоваться последовательно от тонких сечений к массивным, с постоянным питанием кристаллизующегося фронта жидким металлом.
Допустимость исправления и его метод определяются техническими условиями на конкретную отливку. Раковины делятся на исправимые (устранение которых позволяет довести отливку до требований ТУ) и неисправимые (отливка отправляется в брак).
Наиболее распространённый способ исправления. Полость раковины разделывают механическим путём — фрезерованием или шлифованием — до чистого бездефектного металла. Затем выполняют заварку электродуговым, газовым или аргонодуговым способом в зависимости от марки сплава. Для чугунных отливок применяют горячую и холодную заварку чугунными или никелевыми электродами. Для стальных отливок — электродуговую сварку с подогревом.
После заварки место ремонта при необходимости подвергают термической обработке для снятия остаточных напряжений и повторному контролю неразрушающим методом для подтверждения качества исправления.
Применяется для пористых отливок, где задача — обеспечить герметичность. Отливку помещают в установку, где под давлением нагнетают специальный герметизирующий состав (смолу). Он заполняет тонкие поры и раковины, не выявленные при обычном контроле. Метод регламентируется техническими условиями предприятия.
Раковины в отливках — многопричинный дефект, эффективная борьба с которым требует системного подхода. Усадочные раковины устраняют на этапе проектирования технологии: прибыли, холодильники и направленное затвердевание компенсируют объёмную усадку сплава. Газовые раковины предотвращают управлением качеством формовочных материалов, дегазацией расплава и правильной конструкцией вентиляционной системы формы. Диагностика по визуальным признакам позволяет быстро установить природу дефекта; ультразвуковой и радиографический контроль выявляют скрытые несплошности в ответственных отливках. Своевременный анализ причин брака на основе классификации ГОСТ 19200-80 снижает долю неисправимого брака и повышает стабильность литейного процесса.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.