Контроль качества отливок: виды, методы неразрушающего контроля

Отливка с усадочной раковиной в тепловом узле не становится годной ни после зачистки, ни после термообработки — дефект уже в теле металла. Поэтому контроль качества отливок в литейном цехе строят как непрерывную цепочку: от входного анализа шихты до обмера готовой партии. Ниже — классификация технического контроля в литейном производстве по ГОСТ 16504-81, шесть неразрушающих методов контроля отливок, работа с браком, механические испытания и порядок приёмки партии с документом о качестве.

Виды технического контроля

Классификацию технического контроля в машиностроении задаёт ГОСТ 16504-81. В литейном производстве виды контроля разносят по пяти признакам.

По объекту контроля

  • Результаты производственных процессов — сырьё, шихта, формовочные и стержневые смеси, модельная оснастка, формы, готовая отливка.
  • Технологические операции — режимы плавки, заливки, термообработки, зачистки.

По проверяемым параметрам и признакам качества

  • Геометрические параметры — размеры, отклонения формы, разностенность, шероховатость.
  • Физические и механические свойства — прочность, твёрдость, пластичность, ударная вязкость.
  • Химические свойства — состав сплава, содержание легирующих и вредных примесей.
  • Металлографические характеристики — микро- и макроструктура, форма графита.
  • Специальные свойства — герметичность, износостойкость, жаростойкость.

По этапу производственного процесса

  • Входной контроль — проверка шихты, ферросплавов, связующих и оснастки до запуска в производство.
  • Операционный контроль — контроль плавки, температуры заливки, свойств смеси прямо в цехе.
  • Приёмочный контроль — проверка готовой отливки или партии перед отгрузкой заказчику.
  • Инспекционный контроль — выборочная проверка уже принятой продукции, в том числе силами заказчика.

По полноте охвата

  • Сплошной — проверяется каждая отливка в партии, применяется для деталей ответственного назначения.
  • Выборочный — по плану выборки из партии.
  • Летучий — внезапно, по решению контролёра или технолога.
  • Непрерывный — параметр под наблюдением всю смену, часто автоматизированно.
  • Периодический — через заданные интервалы времени или наработки.

По возможности дальнейшего использования продукции

Разрушающий контроль даёт точные цифры по составу и структуре, но проверять можно только выборку: образец после испытания на растяжение в дело не пойдёт. Неразрушающий контроль не ухудшает свойства, качество и работоспособность отливки и позволяет проверять 100% партии — именно он закрывает большинство задач литейного цеха.

Базовые термины — годная продукция, дефект, брак — закреплены в качество отливок: общие сведения по ГОСТ 15467-79.

Неразрушающие методы контроля отливок

Шесть методов перекрывают основные типы дефектов чугунной отливки. На практике их комбинируют: перед объёмным контролем всегда идёт визуальный, а магнитный и капиллярный работают по поверхностным трещинам, но для разных материалов.

Визуальный и измерительный контроль (ВИК)

Самый дешёвый и самый массовый метод: осмотр поверхности плюс обмер геометрии штангенциркулем, нутромером, шаблоном или на координатно-измерительной машине. Выявляет пригар, ужимины, недоливы, коробление и отклонения размеров. По ГОСТ 26645-85 литьё делят на классы точности: обычные чугунные отливки попадают в 8-10 класс. Допуски, разностенность и шероховатость разобраны в статье контроль геометрических размеров и шероховатости отливок.

Ультразвуковой контроль (УЗК)

Упругие колебания вводят в металл и ловят отражённый сигнал от границы дефекта — теневой, эхо- или резонансный метод, отдельно применяют акустическую эмиссию под нагрузкой. Метод берёт усадочные раковины, газовые поры, расслоения, крупные внутренние трещины и позволяет измерять толщину стенки без вырезки. Ограничение серьёзное: крупнозернистый чугун с пластинчатым графитом рассеивает ультразвук, поэтому для серого чугуна частоту и датчик подбирают под конкретную отливку. Методика и ограничения — в статье акустический контроль отливок: ультразвуковая дефектоскопия.

Магнитопорошковый контроль (МПК)

Отливку намагничивают, поверхность посыпают порошком или поливают суспензией — дефект искажает магнитное поле, и порошок оседает по контуру трещины. Метод выявляет поверхностные и подповерхностные дефекты глубиной до 10-15 мм и работает быстрее радиографии на массовых партиях. Требует ферромагнитного материала: для аустенитного чугуна и высоколегированных марок не годится. Кроме порошкового, к магнитным относят феррозондовый и магнитографический методы — разбор в статье магнитопорошковый и другие магнитные методы контроля отливок.

Радиографический и рентгеновский контроль

Металл просвечивают рентгеновским или гамма-излучением и фиксируют результат на плёнке или цифровом детекторе. На снимке видно форму, размер и расположение внутренних раковин, пористости и рыхлот. Метод дорогой, требует радиационной безопасности и отдельного помещения, поэтому его назначают для ответственных отливок — корпусов, деталей под давлением. Кроме радиографии, применяют радиоскопию в реальном времени и радиометрию по интенсивности прошедшего излучения. Детали — в статье радиационные методы контроля качества отливок.

Капиллярный контроль (КК)

Работает на цветных и аустенитных материалах, где магнитный метод бесполезен. На очищенную поверхность наносят индикаторную жидкость, она затягивается в полость трещины капиллярным эффектом, затем проявитель вытягивает её наружу и рисует контур дефекта. Берёт поверхностные трещины, поры и непровары с раскрытием от 0,5 мкм, нормируется ГОСТ 18442. Ограничение одно, но жёсткое: только открытые наружу дефекты — трещина, выходящая на поверхность одной точкой, останется невидимой.

Вихретоковый контроль

Датчик возбуждает в металле вихревые токи и следит за изменением поля над дефектом. Метод бесконтактный, не требует зачистки до металла, поэтому им удобно проверять большие партии однотипных отливок на потоке. Ловит поверхностные и подповерхностные трещины, зоны неоднородности структуры. Мешает литейная корка и нестабильный зазор между датчиком и деталью — на грубом литье без предварительной обработки поверхности чувствительность падает.

МетодВыявляемые дефектыГлубина контроляОграничение
ВИК Пригар, ужимины, недолив, коробление, отклонения размеров Поверхность Только то, что видно или измеримо
УЗК Усадочные раковины, поры, расслоения, внутренние трещины Десятки мм Рассеяние на крупном зерне чугуна
МПК Поверхностные и подповерхностные трещины До 10-15 мм Только ферромагнитные материалы
Радиографический Внутренние раковины, пористость, рыхлоты По толщине изделия Цена, радиационная безопасность
Капиллярный Поверхностные трещины, поры, непровары Раскрытие от 0,5 мкм Только открытые наружу дефекты
Вихретоковый Поверхностные и подповерхностные трещины, неоднородность структуры Единицы мм Чувствителен к зазору и литейной корке

Дефекты отливок и контроль брака

Термины и классификацию литейных дефектов задаёт ГОСТ 19200-80. Для цеха важнее другое деление — на исправимый и неисправимый брак. Исправимый отправляют на заварку, наплавку или правку и возвращают в партию, неисправимый идёт в переплав. Что именно считается браком и как его разносят по видам — в статье виды брака и классификация дефектов отливок.

  • Газовые раковины — ровные полости с гладкой стенкой, результат выделения газов при заливке.
  • Усадочные раковины — рваные полости в тепловых узлах, металл не подпитался при кристаллизации.
  • Пористость — мелкие рассеянные поры. Отдельный случай разобран в статье ситовидная пористость: причины образования на отливках.
  • Пригар — вплавленный в поверхность формовочный материал. Причины и способы борьбы — причины образования пригара на отливках.
  • Ужимины — завороты корки с окислами в теле отливки, разбор дефекта — что такое ужимины.
  • Трещины — горячие по границам зёрен и холодные по телу детали.
  • Недолив — незаполненные полости формы, обычно из-за низкой температуры заливки или слишком тонкой стенки.

Механические испытания и анализ металла

Разрушающий контроль отвечает на вопрос, соответствует ли металл заявленной марке. Отливка из серого чугуна СЧ20 должна дать на разрыв не ниже нормативной прочности, и подтверждается это образцами из той же плавки.

  • Испытание на растяжение — предел прочности и относительное удлинение, основная характеристика для чугуна, идёт по ГОСТ 1497.
  • Испытание на ударную вязкость — поведение металла под ударом, критично для деталей с динамической нагрузкой.
  • Твёрдость — по Бринеллю для чугуна, косвенно говорит о структуре и обрабатываемости.
  • Спектральный анализ — химический состав сплава: углерод, кремний, марганец, сера, фосфор плюс легирующие добавки. Быстрый, делается прямо на плавке.
  • Металлографический анализ — форма и размер графита, структура металлической основы. Именно он отличает высокопрочный чугун от серого, когда механика даёт пограничные значения.
  • Браковочные пробы — технологические пробы на жидкотекучесть и склонность к отбелу, заливаются вместе с партией.

Приёмочный контроль и документ о качестве

Приёмку ведут партиями. Партия — отливки одной марки, одной плавки или одной термообработки, оформленные одним документом. Из партии берут выборку, проверяют геометрию и внешний вид, отбирают образцы на механику и химсостав, при необходимости добавляют неразрушающий контроль.

Паспорт на партию оформляют по ГОСТ 26358-84: отливки из чугуна, общие технические условия. В нём марка сплава, номер плавки, результаты испытаний и отметка о приёмке. Документ нужен снабженцу для входного контроля на своём производстве и технологу, чтобы понимать, с каким материалом он работает.

Как контроль качества работает на заводе «Промдеталь»

На заводе в Иванове цикл контроля выстроен по всей линии, а не только на выходе.

  • Входной контроль шихты. Состав сырья проверяют до плавки: от него зависит, какая марка получится в итоге.
  • Контроль плавки. Спектральный анализ расплава, температура заливки, состояние форм.
  • Обмер и зачистка. После выбивки отливку мерят по чертежу, снимают литники и пригар, правят геометрию.
  • Приёмка партии. Проверка выборки, механика на образцах, оформление документа о качестве.

Отливки делают из серого чугуна марок СЧ10-СЧ35, высокопрочного, легированного и жаростойкого. Основная технология — литьё в ХТС: она даёт 8-10 класс точности по ГОСТ 26645-85 и стабильный размер по серии. Формы изготавливают в собственном цехе, поэтому оснастку правят сразу по результатам обмера первой детали, а не через неделю переписки.

Заказчики, которым важна документальная часть, обычно спрашивают три вещи: марку чугуна под конкретную нагрузку, класс точности и комплект документов на партию. Все три закрываются на этапе расчёта, до запуска в производство.

Другие материалы о контроле качества

Пришлите чертёж с маркой чугуна и требуемым классом точности — считаем стоимость за 1 рабочий день, от 1 штуки до серии, вес детали до 650 кг. Телефон +7 (4932) 39-70-31, почта rlmz@mail.ru. Обзор всего кластера по контролю качества — на странице управление качеством в литейном производстве.

чугунная отливка после контроля качества

Ищите где изготовить на заказ отливки из чугуна или стали, модельную оснастку по чертежу или 3D-модели? Завод „Промдеталь“ отливает от 1 штуки до серии, заявку получает технолог завода. Расчёт — за один рабочий день.

Завод «Промдеталь» 📞 +7 (4932) 39-70-31 ✉️ rlmz@mail.ru  Сообщество ВКонтакте → https://vk.ru/liteika37