《航空材料無損檢測》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損檢測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象。一、概述鑄造砂型鑄造特種鑄造鑄造方法的優(yōu)點是能制成形狀復(fù)雜，重量幾乎不受限制（從幾克到幾百噸）的各類對象。廣泛用于制造機器零件，也常用于制造生活用品和藝術(shù)品?，F(xiàn)代鑄造已在航空工業(yè)和其他機器制造業(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：垂直分型無箱擠壓造型，定向凝固、單晶等。鑄造生產(chǎn)過程中，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行鑄造的古老方法。主要過程如下：二、鑄造方法1.砂型鑄造砂型鑄造基本工藝過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，凝固后開型面即可獲得鑄件。金屬型可長期使用，故又名“永久型鑄造”。金屬型鑄造的優(yōu)點是：鑄件晶粒細小，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)動機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)（澆鑄零件時液體金屬充填型腔所流經(jīng)的信道系統(tǒng)與儲存部分。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、整體機匣等。二、鑄造方法2.特種鑄造02.熔模鑄造熔模鑄造工藝過程渦輪葉片二、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到預(yù)定需要量后，立即翻轉(zhuǎn)坩堝，注入與金屬無反應(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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測1.鑄件缺陷分類鑄件缺陷是鑄造生產(chǎn)過程中，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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測2.無損檢測常見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、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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測2.無損檢測常見的主要鑄件缺陷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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測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程中，由于補縮不良而產(chǎn)生的孔洞。三、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測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)的分散而細小的縮孔。縮松鑄件密封性能差，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程中容易產(chǎn)生裂紋。縮孔（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程中，由于補縮不良而產(chǎn)生的孔洞。三、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測01.孔洞類缺陷C疏松（顯微縮松）：是鑄件凝固緩慢的區(qū)域因微觀補縮通道堵塞而在枝晶間及枝晶的晶臂間形成的很細小的孔洞，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、伴有粗大樹枝晶的顯微孔穴?？s孔三、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測2.無損檢測常見的主要鑄件缺陷02.裂紋冷隔類缺陷（2）白點（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。在橫斷面腐蝕后的低倍試片上呈發(fā)狀毛細裂紋，故又稱發(fā)裂。三、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測（3）冷隔由于充填金屬流股匯合時熔合不良所致。多出現(xiàn)在遠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.無損檢測常見的主要鑄件缺陷02.裂紋冷隔類缺陷冷隔三、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測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體金屬成分不同的質(zhì)點。2.無損檢測常見的主要鑄件缺陷03.夾雜類缺陷三、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測2.無損檢測常見的主要鑄件缺陷03.夾雜類缺陷（1）金屬夾雜物A外來金屬夾雜物鑄件內(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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測2.無損檢測常見的主要鑄件缺陷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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測2.無損檢測常見的主要鑄件缺陷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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測目前，可經(jīng)無損檢測檢出的成分、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.無損檢測常見的主要鑄件缺陷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、金屬鑄件缺陷動態(tài)聚焦檢測基于不同合金的材料和制備工藝特點，不同合金鑄件無損檢測常見缺陷也有各自的特點：鋼鑄件的常見缺陷是氣孔，縮孔、縮松、疏松；裂紋、白點，冷隔；夾雜；偏析。高溫合金鑄件的常見缺陷是氣孔，縮