8.Элементы дефектологии (1). Элементы дефектологии. Литьё металла
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
Ковка Ковка – второй способ изготовления. Его основное отличие в том, что из заготовки необходимое изделия получается постепенно. В зависимости от массы и размера заготовки изделие формируется с помощью различных механизированных гидравлических прессов или вручную – кувалдами и молотками. Ковка – более долгий процесс. К тому же точность изготовления уступает методу штамповки, так как заготовка формируется фактически вручную. Сложность изготовления вы можете оценить в следующем видео. Использование Как уже говорилось, металл поковки выбирается исходя из последующего использования изделия. Сфера их применения по-настоящему широка и охватывает множество отраслей промышленности. Вот лишь несколько примеров: в металлургии – валки, опоры и стойки, заготовки под штамповку и трубный прокат. Эта отрасль является основной по потреблению. в нефтяной промышленности – для производства обечаек и патрубков. в электроэнергетике – в качестве заготовок для роторов, валов генераторов, турбин. в горном деле – для производства валков, осей и шестерней. в кораблестроении – для гребных валов. в строительстве – для изготовления скоб, хомутов, анкеров и прочего крепежа. Виды Остановимся на использовании чуть подробнее, так как оно зависит еще и от вида поковки. Исходя из используемого сырья, можно выделить следующие разновидности: Поковки углеродные. Сырьем для производства являются высокопрочные углеродистые стали. Такие поковки используются для создания элементов ответственных конструкций и механизмов повышенной надежности. Нержавеющие. Как несложно догадаться, производятся из нержавеющих сталей. Основное применение – работа в неблагоприятных условиях, например, при повышенной влажности. Легированные. Изготавливаются из специальных сталей, обогащенных легирующими элементами, благодаря которым материал получает дополнительные свойства: повышенную твердость, устойчивость к коррозии и другие. Инструментальные. Сырьем выступают специальные стали, благодаря чему удается получить высокоточные, прочные изделия, позволяющие производить обработку различных материалов. Например, сюда можно отнести фрезы для работы с деревом и металлом. Также можно произвести деление и по способу производства. Соответственно, металлические поковки могут быть: Прессовые. Выпускаются методом штамповки. Различны по характеристикам и областям применения. Молотовые. Производятся с использованием кузнечных молотов. Обладают хорошей гибкостью. Контроль поковок и штамповок. Поковка (типа роторов и дисков турбин, заготовок штампов, станин, валов, деталей самолётов, в том числе из лёгких сплавов и т.п.) контролируют эхо-методом. В таких изделиях могут быть выявлены флокены, остатки усадочных раковин, инородные включения, окисные плены, ликвидационные скопления и другие внутренние дефекты, которые практические невозможно обнаружить просвечиванием. Контроль ведётся на частоте 2-5 МГц эхо и зеркально-теневым методами. Для ответственных изделий предусматривается прозвучивании каждого объёма в трёх взаимно перпендикулярных направлениях или близких к ним. Например, прямоугольные поковки штампов контролируют прямыми преобразователями по трём граням, а длинные цилиндрические поковки (валы) контролируют по боковой поверхности – прямым и наклонным преобразователями в четырёх направлениях в плоскости оси и в перпендикулярной плоскости (хордовое прозвучивании) с поворотом преобразователя на 180° для каждого случая. Поковка менее ответственного назначения контролируют прямым преобразователем по поверхности, со стороны которой производится последний этап поковки, так как большинство дефектов расположено параллельно этой поверхности. Наклонным преобразователями контролируют участки, опасные с точки зрения возможного возникновения трещин, а также места, где обнаружены дефекты прямым преобразователем. Поковки с внутренним наклоном могут иметь дефекты на внутренних поверхностях, ориентированные в радиальной плоскости. Для надёжного обнаружения таких дефектов нужно обеспечить падения на эту поверхность поперечной волны под углом 45° либо направить поперечную или продольную волну по касательной к внутренней поверхности. Продольные волны приходится применять для толстостенных изделий (отношение наружного диаметра к внутреннему больше двух), так как поперечные волны с минимальным углом 35° приходят, не касаясь внутренней поверхности. Уровень фиксации устанавливают в пределах 3-20 мм 2 . Недопустимыми считают дефекты с эквивалентной площадью 3-70 2 в зависимости от толщины изделия. Кроме того, накладываются ограничения на протяжённость дефектов, их число и суммарную эквивалентную площадь на определенной площади поверхности изделия. Штамповки имеют часто сложную форму. Их контроль проводится эхо-методом продольными волнами при частоте 2-5 МГц. Волны рекомендуется направлять перпендикулярно к поверхности металла. В этом случае эффективно применение иммерсионных установок, в котором преобразователь автоматически ориентируются в требуемом направлении. Для контроля некоторых типов штамповок (лопаток турбин и компрессоров, камер сгорания турбин) успешно используют волны Рэлея и Лэмба. Прокат. Прокатка — это обработка металла, при которой на материал воздействует повышенное давление. Прежде чем он попадает под катки он проходит термообработку. Под воздействием высокой температуры металл становится податливее, что позволяет изготавливать из него продукцию разного размера, формы. С помощью этой технологической операции получаются трубы, листы, балки, арматура, прутья, швеллера, уголки. Виды проката На заводах применяют разные виды проката. Технологии отличаются по используемому оборудованию, этапам проведения работ. Для изготовления деталей из стали используют станки разной конструкции. Листовой Это популярный вид обработки металла, при котором деталь сначала нагревают, а потом пропускают через вращающиеся валки. Технология может проводиться двумя способами: горячекатаная — метод подразумевает нагрев материала до 1700 градусов по Фаренгейту. После нагревания металл становится более пластичным, менее твердым. Однако прокатка при высоких температурах не позволяет точно просчитывать размер готовых изделий после остывания. Дополнительно к этому, сильный нагрев способствует образованию окалины, которую нужно убирать. холоднокатаная — технология подразумевает малый разогрев заготовок, перед проведением дальнейших работ. Поверхности деталей очищаются от окалин. После этого их подвергают другим технологическим операциям. Первый вариант прокатки более экономичный. С его помощью можно работать с листами большой толщины. Второй метод позволяет создавать более точные по размерам детали, но не подходит для работы с листами металла толщиной более 5 мм. Сортовой Этот вид технологии можно разделить на горячий и холодный методы. С его помощью изготавливается: проволока, арматура; шестигранники, квадраты; круги, полукруглые детали. Фасонный Малая группа проката. Название технология получила из-за сложной формы готовых изделий. На выходе получаются детали большой величины. Их изготавливают на промышленных станках. Продукцию фасонного проката можно разделить на две группы: для массового назначения. К ней относятся швеллера, угловые профиля. для специального назначения. К ним относятся рельсы для железнодорожных или трамвайных полотен, перекрытия, балки, промышленные упоры. Такой способ проката применяется в строительстве Оборудование Чтобы понимать, как изготавливаются разные детали, нужно знать какое оборудование используется при проведении технологических процессов. Прокатка проводится на следующих станках: проволочные механизмы. С их помощью изготавливается проволока диаметром до 10 мм. слябинги — предназначены для обработки длинных прямоугольных изделий. блюминги — используются при изготовлении больших квадратных изделий. Помимо квадратных сечений, механизмы могу делать заготовки разной формы. трубопрокатные — промышленные машины, которые используются для создания металлических труб разного диаметра. Прежде чем начинать прокатку металл разогревается с помощью промышленных печей, подаётся через отрезные ножницы к вращающимся валам. Техника выполнения Специалисты выделяют два способа прокатки: металлические слитки разогреваются и подаются к специальным зажимным механизмам. Поверхность заготовки очищаются от образовавшихся дефектов. Заготовки нагреваются повторно, подаются через вращающиеся валы ещё раз. промышленный способ, подразумевающий постоянное литье без перерыва. Расплавленный металл подаётся под вращающиеся катки. Это метод подходит для обработки цветных металлов. Далее изделия подвергаются токарным работам, шлифовке, фрезеровке, расточке, сверлению, разрезанию. Этапы прокатки алюминиевых сплавов: лист проходит через подвижные катки, чтобы получились ровные поверхности. металл фрезеруется. на заготовку с двух сторон накладываются алюминиевые листы. деталь нагревается. Последними этапами идёт отжиг, холодная прокатка. Прокат — технологическая операция, с помощью которой изготавливают металлические детали разных размеров и формы. Существует несколько способов обработки. Продукция, которую делают с помощью этого метода обработки, популярна в различных направлениях промышленности. Контроль проката и проволоки. Листы и плиты толщиной 6-60 мм контролируют теневым, эхо, хо-сквозным и зеркально-теневым методами на частотах 2-3 МГц. При контроле это-методом чувствительность фиксации устанавливаются по плоскодонным отверстиям площадью 7; 19,6; 50,2 мм 2 . Для других методов чувствительность фиксации устанавливается по ослаблению донного или сквозного сигнала. Листы толщиной более 60 мм контролируют эхо (совместно с зеркально-теневым) или эхо – сквозным методом. Преимуществом последнего метода является независимость показаний прибора от перемещения листа между преобразователями при иммерсионном контроле. Листы толщиной 3 мм и менее эффективно контролировать эхо или теневым методом с использованием волн Лэмба. Одним или двумя преобразователями можно проконтролировать полосу шириной 0,3-0,5м при скорости ее движения 0,5 м/с. Контроль листов и заготовок при 900-1000°С позволяет своевременно выявить часть металла, подлежащую обрезке. Для возбуждения и приёма УЗК применяют ЭМА-способ или помещают пьезопреобразователи в канал, расточенный в валах прокатного стана. Акустический контакт при этом достигается путём сильного прижатия валка к поверхности листа или заготовки. Прутки и заготовки круглого и прямоугольного сечения контролируют эхо-методом прямым (иногда так же наклонными) преобразователями. Чувствительность фиксации настраивают по плоскодонному отражателю площадью 7 мм 2 или боковому отражателю диаметром 2,5 мм, просверлённому вдоль оси проката. Отверстия располагают на расстоянии три четверти диаметра или толщины проката от поверхности ввода. Прокат делят на четыре группы качества в зависимости от условной протяжённости дефектов. В случае если требуется контролировать только центральную часть прутка, используют три преобразователя, расположенных вокруг прутка с углом между осями 60°. Пруток перемещают поступательно, сканирования по всех поверхности не производят. Бесшовные металлические трубы проверяют эхо-методом с помощью иммерсионных установок с локальными ваннами, однако, допускается и ручной контроль контактным способом. Для проверки всего металла трубы необходимо обеспечить взаимное перемещение преобразователя и труб по винтовой линии. Более производителен способ, при котором преобразователи вращаются вокруг поступательно движущиеся трубы. Установка, в которой труба совершает одновременно вращательное и поступательное движение, менее производительная, но позволяет проверять трубы в более широком диапазоне диаметров. Основные типы дефектов. Дефектом называется каждое отдельное. несоответствие продукции требования, установленным нормативной документацией. (ГОСТ 15467-79). В практике применения методов и средств ультразвукового контроля нет полного соответствия термину «дефект» приведённому в определении. Часто под дефектом понимается нарушение сплошности материала (несплошности), выявленное средствами неразрушающего контроля. Связь такого понятия с определением, которое даёт ГОСТ, устанавливается путём разделения «дефектов» на допустимые в соответствии с требованиями нормативно-технической документации (НТД) и недопустимые. Допустимые дефекты, в свою очередь, подразделяются на фокусируемые или регистрируемые (в соответствии с требованиями НТД) и нефиксируемые. Среди дефектов различают явные, скрытые, критические, значительные, малозначительные, исправимые и неисправимые. Явные поверхностные дефекты выявляются глазом, а внутренние скрытые и поверхностные, неразличимые глазом – специальными средствами. В зависимости от возможного влияния на служебные свойства детали дефекты могут быть критическими, значительными и малозначительными. При классификации учитывается характер, размеры, место расположения дефекта на детали, особенности деталей и изделий, их назначение, условия использования (эксплуатации). Критический дефект – это дефект, при наличии которого использование продукции по назначению невозможно или исключается из-за несоответствия требованиям безопасности или надёжности; значительный – это дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и/или на ее долговечность, но не является критическим; малозначительный – это дефект, который не оказывает такого влияния. По происхождению дефекты изделий подразделяются на: производственно-технические: металлургические, возникающие при отливке, прокатке и т.д.; технологические, возникающие при изготовлении и ремонте деталей (сварке, наплавке, механической и термической обработках, калибровке и др.) эксплуатационные, возникающие после некоторой наработки изделия в результате усталости металла деталей, коррозии, охрупчивания под действием радиации, изнашивания и т.д., а также в результате неправильного технического обслуживания в процессе эксплуатации. Типы дефектов металла Литейные дефекты Усадочные раковины – открытые или закрытые сравнительно большие полости произвольной формы с грубой шероховатой, иногда окисленной поверхностью, находящиеся в теле отливки. Образуются вследствии неравномерной усадки металла при затвердении в верхней части слитка или в утолщённых частях отливки, где металл затвердевает в последнюю очередь. Усадочные раковины находятся между сердцевиной и коркой отливки. Рыхлота – местное скопление мелких усадочных раковин при крупнозернистой структуре металла. Часто встречается рыхлота, расположенная над усадочной раковиной. Пористость – местное скопление мелких газовых или усадочных раковин. Газовая пористость обычно наблюдается в большом объёме отливки или в отдельных её участках. Усадочная пористость часто располагается под концентрированной усадочной раковиной, являясь ее продолжением или продолжением подусадочной рыхлоты. Ликвационные зоны – неравномерность химического состава металла в теле отливки. Причиной ликвидаций является различная температура затвердевания чистого металла и содержащихся в расплаве примесей. Различают дендритную и зональную ликвации. Дендритная ликвания образуется по границам дендритов обычно в корковой зоне слитка, а зональная – в тех областях слитка, которые затвердевают в последнюю очередь. Разновидностью зональной является подусадочная ликвация – расположенная под усадочной раковиной в области отливки, обогащения углеродом и ликвирующими примесями (серой, кислородом, фосфором и др.). При травлении макрошлифов слитков дефект выявляется в виде тёмно-травящихся полосок или пятен. На микрошлифах из зоны дефекта наблюдается скопление сульфитов и оксидов. Газовые пузыри или раковины в литом металле представляют собой полости (округлые, овальные или продолговатые) с чистой и гладкой, иногда окисленной поверхностью. По расположению в слитках пузыри могут быть внутренние и подкорковые. Внутренние пузыри расположены произвольно по объёму слитков, в спокойной стали преимущественно в верхней части слитков, а в кипящей – средней по высоте и сечению зоне. Подкорковые пузыри расположены у поверхности слитков и представляют собой тонкие извилистые каналы, часто выходящие на поверхность. Горячая деформация приводит к завариванию пузырей в том случае, если стенки их не содержат стойких оксидов или силикатов, а содержат только оксиды железа и марганца. На поперечных макрошлифах спокойно стали незаварившиеся пузыри имеют вид тонких полосок. Микроструктура в зоне, расположенной возле незаварившихся пузырей, характеризуется ликвацинными участками и скоплением сульфитов. Газовые пузыри в литом металле образуются вследствие выделения газов в период кристаллизации, поскольку их растворимость в твёрдом металле значительно меньше, чем в жидком. Песчаная раковина – полость в теле отливки, частично или полностью заполнения формовочным материалом. Шлаковая раковина – полость, заполненная шлаком. Неметаллические включения бывают двоякого рода и происхождения: 1. включения неметаллических частиц, попавших в металл извне (так, частицы шлака, огнеупора, графита, песка и т.д. могут попасть в форму вместе с расплавом и образовать шлаковые и песчаные включения, которые чаще всего расположены в верхних частях отливки или на их поверхности); 2. включения частиц окислов, сульфидов, силикатов, нитридов, образующихся внутри металла вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливки сплава (они располагаются в виде цепочек или сетки, часто по границам зерен; по форме бывают округлые или удлинённые, причём последние могут сильно снижать пластичность металла). Металлические включения – инородные металлические тела в основном металле отливки. Такими телами могут быть нерасплавленные лигирующий компонент, модификатор, внутренний холодильник и т.д. |