1. Контроль заготовок, полуфабрикатов и изделий
в металлургии и машиностроении

Контроль литья

При контроле литья различают два случая: контроль слитков, подлежащих обработке давлением, и контроль фасонного литья. Целью контроля является выявление^ дефектов металлургического происхождения — усадоч ных раковин, рыхлот, пористости, неслитин, неметалл* ческих включений, горячих трещин и т. д.

Слитки из различных металлов и сплавов (стали,’’ алюминия, магния, титана и др.) предназначены для изготовления полуфабрикатов и изделий и характеризу­ются относительно крупными габаритами, простой фор­мой (цилиндр или прямоугольный брус), неровной по­верхностью и крупнозернистой структурой. Поэтому кон­троль таких слитков проводят на пониженной частоте 0,25—1,0 МГц. Снижение чувствительности контроля при этом не играет существенной роли, так как дефек­ты, подлежащие обнаружению, имеют достаточно боль­шие размеры и хорошо отражают УЗК, подающие на них с любого направления.

В табл. 9 приведены данные о глубине проникнове­ния продольных УЗК в некоторые литые сплавы в зави­симости от частоты прозвучивания.

Таблица 9. Глубина проникновения h продольных УЗК
в слиток в зависимости от частоты прозвучивания f

Контроль слитков обычно проводят эхо-методом с использованием ультразвуковых дефектоскопов УДМ - 1М, УДМ-3, ДУК-6В, ДУК-66 и других аналогичных приборов. УЗК вводят в слиток контактным или иммер­сионным способом с помощью прямого преобразователя, излучающего продольные волны.

При ручном контактном контроле поверхность слит­ков из легких и специальных сплавов обрабатывают по 4—6-му классам шероховатости.

Стоимость такой обработки довольно высока, поэтому слитки, как правило, контролируют только с торцов ли­бо по плоским лыскам, специально выбранным на боко­вой поверхности. Акустический контакт обеспечивается минеральным маслом, наносимым на поверхность слит­ка в местах установки преобразователя. Как показала практика, такой контроль весьма трудоемок. Время, не­обходимое для полного прозвучивания изделия пло­щадью 1,0 м2, составляет примерно 2 ч. Время контроля особо ответственных отливок с применением дублирую­щего контроля в два раза больше.

Производительность и надежность контроля слитков могут быть существенно повышены за счет его механи­зации и автоматизации. Как показал опыт, наиболее просто автоматизировав иммерсионный контроль. Здесь для получения эффективных результатов достаточно ав­томатизировать лишь процессы сканирования, прозву­чивания и регистрации.

Для контроля слитков из алюминиевых, магниевых и титановых сплавов разработаны ультразвуковые им­мерсионные установки «Сплав» нескольких модифика­ций [5]. Они состоят из ванны, пульта автоматического управления, дефектоскопической и регистрирующей ап­паратуры. На установке «Сплав-1», например, контро­лируют слитки диаметром 250—600 мм и длиной до 1600 мм. Слитки загружают на валки, которые приво­дят во вращательное движение. ’ При этом нижнюю часть слитка погружают в воду. УЗК от преобразова­теля, расположенного снизу, вводят в слиток по норма­ли к образующей.

Линейная скорость сканирования достигает 0,7 м/мин. Скорость осевого перемещения преобразователя 18—180 мм/мин. Шаг сканирования 2—15 мм. Время контроля слитка длиной 1600 мм около 10 мин.

Автоматический пульт управления установки состоит из трех дефектоскопов УДМ-1М и регистрирующего уст­
ройства. Наименьший выявляемый дефект эквиваленте^ искусственному дефекту диаметром 3 мм на глубине за­легания 200 мм. Точность определения координат дефек­тов: по длине ±1 % от длины изделия; по глубине ± 16,5 % от радиуса изделия.

Применение установки «Сплав-1» оказалось эффек­тивным при контроле алюминиевых, магниевых и тита - .новых слитков. Так, например, слитки из титанового сплава ВТ8 после обработки используют для штампов­ки шайб. До внедрения иммерсионного контроля слит­ков у 7 % шайб при ультразвуковом контроле обнару­живались дефекты, хотя слитки для них проходили кон­троль контактным ручным способом. После внедрения контроля слитков на установке «Сплав-1» последующего контроля шайб не потребовалось, так как их изготавли­вали из качественных отливок и дефектов в них в даль­нейшем не наблюдалось.

Недостатком установки является отсутствие механи­зированной загрузки и выгрузки слитков в технологичес­ком потоке, что увеличивает время, затрачиваемое на вспомогательные операции.

На этой же установке контролируют алюминиевые слитки на наличие пористости, являющейся причиной появления при последующей обработке дефектов типа расслоений. Предложена методика контроля слитков на наличие пористости по затуханию УЗК. Слитки из спла­вов АВ и В96Ц диаметром 400 и 250 мм соответственно с поверхностью, обработанной по 3-му классу шерохова­тости, прозвучивают с помощью дефектоскопа ДУК-66, прямых преобразователей, работающих на частоте 5,0 МГц, и измерителя акустических шумов и затухания УЗК. Результаты контроля записывают на ленту. Прак­тика показала, что такой контроль позволил существен­но повысить качество полуфабрикатов, изготовленных из этих слитков (Н. С. Завьялова, 3. И. Бляшов, Е. К. Вве­денская [43, с. 314—317]).

Ультразвуковой контроль фасонного литья в настоя­щее время еще ограничен из-за сложной формы отливок, плохого качества поверхности, крупнозернистой струк­туры, различия в величине зерна между толстыми и тон­кими сечениями.

Работы, проведенные в ФРГ, показали, что контроль фасонного литья может быть в некоторых случаях до­статочно эффективным. Так, например, с помощью УЗК обнаруживают грубые раковины в чугунных

толщиной до 100—150. мм, на частотах 0,5—1,0 МГц, Кроме того, в ФРГ применяют продольные и сдвиговые волны для контроля стальных труб, отлитых центробеж­ным способом. В СССР разработана методика ультра­звукового контроля качества чугунных изложниц по про­центному содержанию шаровидного и пластинчатого графита в любой части чугунной отливки (Д. Ф. Крав­ченко, В. А. Курганов, В. М. Зайцев и др. [44, с. 29]).