《航空材料無(wú)損檢測(cè)》課件-金屬鑄造與鑄件缺陷

金屬鑄造與鑄件缺陷航空材料無(wú)損檢測(cè)01概述02鑄造方法03金屬鑄件缺陷目錄CONTENTS概述PART–01一、概述熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀，尺寸和性能金屬零件毛坯的成形方法稱為金屬鑄造。鑄造所獲得的金屬零件或零件毛坯稱為鑄件。大多數(shù)金屬如鋼鐵和有色金屬及其合金（如銅、鋁、鎂、鈦等）均可用鑄造方法制成對(duì)象。一、概述鑄造砂型鑄造特種鑄造鑄造方法的優(yōu)點(diǎn)是能制成形狀復(fù)雜，重量幾乎不受限制（從幾克到幾百噸）的各類對(duì)象。廣泛用于制造機(jī)器零件，也常用于制造生活用品和藝術(shù)品。現(xiàn)代鑄造已在航空工業(yè)和其他機(jī)器制造業(yè)中得到普遍應(yīng)用。鑄造工藝正向著優(yōu)質(zhì)、精密、高效和專業(yè)化的方向發(fā)展，例如：垂直分型無(wú)箱擠壓造型，定向凝固、單晶等。鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝參數(shù)選擇不當(dāng)或操作不慎，導(dǎo)致鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生缺陷。鑄件缺陷是導(dǎo)致鑄件性能低下、使用壽命短、報(bào)廢和失效的重要原因。一、概述鑄造方法PART–02

砂型鑄造俗稱“翻砂”，是用型砂制成的鑄型進(jìn)行鑄造的古老方法。主要過(guò)程如下：二、鑄造方法1.砂型鑄造砂型鑄造基本工藝過(guò)程制造鑄模造型造芯合箱澆鑄落砂、清理二、鑄造方法2.特種鑄造01.金屬型鑄造金屬型鑄造通常指用金屬鑄型的鑄造方法。又稱“硬模鑄造”或“鋼模鑄造”，簡(jiǎn)稱“金型鑄造”。鑄型用金屬材料制成，型腔內(nèi)表面涂覆涂料，裝配型芯，澆入熔融金屬液，凝固后開(kāi)型面即可獲得鑄件。金屬型可長(zhǎng)期使用，故又名“永久型鑄造”。金屬型鑄造的優(yōu)點(diǎn)是：鑄件晶粒細(xì)小，組織致密，力學(xué)性能高，尺寸精確，表面光潔。廣泛用于鋁、鎂、銅、鋅有色合金鑄件和部分鑄鐵件、鑄鋼件的生產(chǎn)。Motorsports發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋鋁合金輪轂二、鑄造方法2.特種鑄造02.熔模鑄造熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”。將熔模（經(jīng)加熱可以熔失的鑄模）和澆注系統(tǒng)（澆鑄零件時(shí)液體金屬充填型腔所流經(jīng)的信道系統(tǒng)與儲(chǔ)存部分。它通常由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等單元組成）焊成一體的模組，其上涂覆多層或一次灌注耐高溫的陶瓷料漿，固化干燥后，結(jié)成鑄型。使熔模熔化流出，鑄型經(jīng)高溫焙燒，注入液態(tài)金屬，冷卻后即得鑄件。熔模鑄件精度高，表面粗糙度1.6μm~6.4μm，適用于鑄造任何復(fù)雜形狀的、或壁厚僅0.3mm的、輕到幾克重到幾十公斤的、不易加工或鍛造的合金零件，如定向凝固空心渦輪葉片、整體機(jī)匣等。二、鑄造方法2.特種鑄造02.熔模鑄造熔模鑄造工藝過(guò)程渦輪葉片二、鑄造方法2.特種鑄造03.離心鑄造離心鑄造是將金屬熔液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力的作用下，使金屬熔液凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。離心鑄造適用于圓管狀鑄件，例如鑄鐵管、氣缸套、軸瓦、陀螺與馬達(dá)轉(zhuǎn)子等。不規(guī)則形狀的鑄件，如曲軸也可以鑄造。鑄鐵、鋼、鈦、鋁、黃銅和青銅均適用于離心鑄造。二、鑄造方法2.特種鑄造03.離心鑄造圓環(huán)件的立式離心鑄造示意圖圓筒件的臥式離心鑄造示意圖軸瓦二、鑄造方法2.特種鑄造04.凝殼鑄造以自耗電極作為負(fù)極，盆狀水冷銅坩堝作為正極，在真空條件下借助電弧產(chǎn)生的高溫使自耗電極逐漸熔化，滴落到水冷銅坩堝內(nèi)即形成金屬熔池，由于坩堝的激冷便凝成一層合金薄殼。當(dāng)坩堝中的金屬熔液達(dá)到預(yù)定需要量后，立即翻轉(zhuǎn)坩堝，注入與金屬無(wú)反應(yīng)的鑄型內(nèi)（如石墨型等），獲得鑄件的方法稱為凝殼鑄造法。此方法可避免坩堝材料對(duì)熔融金屬的污染，主要用于活性金屬與難熔金屬的熔煉和鑄造。金屬鑄件缺陷PART–03三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)1.鑄件缺陷分類鑄件缺陷是鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種原因，在鑄件內(nèi)部和表面產(chǎn)生的各種缺陷的總稱。鑄件缺陷分為八類約103種。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷孔洞類缺陷—縮孔、縮松、疏松、氣孔、針孔、氣縮孔01裂紋冷隔類缺陷—裂紋、白點(diǎn)、冷隔02夾雜類缺陷—金屬夾雜和非金屬夾雜03成分、組織和性能不合格類缺陷—偏析04在鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生的不同大小、形狀的孔洞缺陷的總稱。包括氣孔、針孔；縮孔、縮松、疏松；氣縮孔。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷01.孔洞類缺陷（1）氣孔、針孔氣孔、針孔都是鑄件內(nèi)由氣體形成的孔洞類缺陷。氣孔表面一般比較光滑，主要呈梨形、圓形和橢圓形。一般不在鑄件表面露出，大孔常孤立存在，小孔則成群出現(xiàn)。氣孔有三種類型：析出性氣孔（針孔）、反應(yīng)性氣孔（皮下氣孔）、侵入性氣孔（集中大氣孔）。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)01.孔洞類缺陷析出性氣孔反應(yīng)性氣孔侵入性氣孔（2）縮孔、縮松、疏松（顯微縮松）縮孔、縮松、疏松都是金屬在凝固過(guò)程中，由于補(bǔ)縮不良而產(chǎn)生的孔洞。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)01.孔洞類缺陷A縮孔：縮孔形狀極不規(guī)則，孔壁粗糙，并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固的部位。B縮松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔?？s松鑄件密封性能差，易滲漏，斷口呈海面狀；縮松嚴(yán)重的鑄件在凝固冷卻或熱處理過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋?？s孔（2）縮孔、縮松、疏松（顯微縮松）縮孔、縮松、疏松都是金屬在凝固過(guò)程中，由于補(bǔ)縮不良而產(chǎn)生的孔洞。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)01.孔洞類缺陷C疏松（顯微縮松）：是鑄件凝固緩慢的區(qū)域因微觀補(bǔ)縮通道堵塞而在枝晶間及枝晶的晶臂間形成的很細(xì)小的孔洞，需要借助高倍放大鏡才能發(fā)現(xiàn)的縮松。疏松易造成滲漏。疏松的宏觀斷口形貌與縮松相似，微觀形貌表現(xiàn)為分布在晶界和晶臂間、伴有粗大樹(shù)枝晶的顯微孔穴?？s孔三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)02.裂紋冷隔類缺陷（1）裂紋鑄件表面或內(nèi)部由于各種原因形成的條紋狀裂縫，包括冷裂、熱裂、龜紋等。鑄造冷裂紋鑄造熱裂紋鋁合金壓鑄產(chǎn)生的龜紋三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷02.裂紋冷隔類缺陷（2）白點(diǎn)（發(fā)裂）鋼中主要因氫的析出而引起的缺陷。在斷裂面上呈銀白色圓斑或橢圓斑，故稱白點(diǎn)。在橫斷面腐蝕后的低倍試片上呈發(fā)狀毛細(xì)裂紋，故又稱發(fā)裂。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)（3）冷隔由于充填金屬流股匯合時(shí)熔合不良所致。多出現(xiàn)在遠(yuǎn)離澆道的鑄件寬大上表面或薄壁處、金屬流匯合處，以及芯撐、冷鐵等激冷部位。這種缺陷的外貌可呈現(xiàn)為邊緣光滑或邊緣成圓形的裂紋或接縫。2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷02.裂紋冷隔類缺陷冷隔三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)鑄件中各種金屬和非金屬夾雜物的總稱。夾雜物是鑄件內(nèi)部或表面上存在的與機(jī)體金屬成分不同的質(zhì)點(diǎn)。2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷03.夾雜類缺陷三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷03.夾雜類缺陷（1）金屬夾雜物A外來(lái)金屬夾雜物鑄件內(nèi)成分、結(jié)構(gòu)、色澤、性能不同于基體金屬，形狀不規(guī)則、大小不等的金屬或金屬間化合物。通常由外來(lái)金屬所引起。B內(nèi)滲物（內(nèi)滲豆）鑄件孔洞缺陷內(nèi)部帶有光澤的豆粒狀金屬滲出物。成分與鑄件本體不一致，接近于共晶成分。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷03.夾雜類缺陷（2）非金屬夾雜物A夾渣夾渣是鑄件表面或內(nèi)部由熔渣引起的非金屬夾雜物。由于其熔點(diǎn)和密度均比金屬液低，通常位于鑄件上表面，砂芯下面的鑄件表面或鑄件的死角處。SiO2夾雜物三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷03.夾雜類缺陷砂眼（2）非金屬夾雜物B砂眼鑄件內(nèi)部或表面帶有砂粒的孔洞。三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)目前，可經(jīng)無(wú)損檢測(cè)檢出的成分、組織不合格類缺陷是偏析。偏析是鑄件各部分化學(xué)成分分布不均勻的現(xiàn)象。2.無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的主要鑄件缺陷04.夾雜類缺陷成分、組織不合格類缺陷偏析微觀偏析枝晶偏析（晶內(nèi)偏析）區(qū)域偏析宏觀偏析晶界偏析重力偏析三、金屬鑄件缺陷動(dòng)態(tài)聚焦檢測(cè)基于不同合金的材料和制備工藝特點(diǎn)，不同合金鑄件無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)缺陷也有各自的特點(diǎn)：鋼鑄件的常見(jiàn)缺陷是氣孔，縮孔、縮松、疏松；裂紋、白點(diǎn)，冷隔；夾雜；偏析。高溫合金鑄件的常見(jiàn)缺陷是氣孔，縮