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.
| Метод | Выявляемые дефекты | Глубина контроля | Ограничение |
|---|---|---|---|
| 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.
- Чугунное литьё на заказ — серый, высокопрочный, детали от 0,1 до 650 кг, габарит до 2000 мм, цена от 250 ₽/кг.
- Литьё в ХТС — технология под серию и единичные заказы.
- Легированные чугуны — ЧХ, ЖЧХ и другие марки под износ, тепло и агрессивную среду.
- Модельная оснастка — изготовление и доработка форм на собственном производстве.
Другие материалы о контроле качества
- Качество отливок: общие сведения по ГОСТ 15467-79
- Виды брака и классификация дефектов отливок
- Контроль геометрических размеров и шероховатости отливок
- Акустический контроль отливок: ультразвуковая дефектоскопия
- Магнитопорошковый и другие магнитные методы контроля отливок
- Радиационные методы контроля качества отливок
- Ситовидная пористость: причины образования на отливках
- Причины образования пригара на отливках
- Что такое ужимины
- ГОСТ 26358-84: общие технические условия и приёмка
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.
