铸件缺陷的检验与修补
铸件缺陷的检验与修补_铸造工实用技术
第八节 铸件缺陷的检验与修补
为了保证铸件质量，除了加强工序检查外，清理后的铸件必须进行质量检验。发现铸件有缺陷，就查找缺陷产生的原因，采取防止缺陷产生的方法，以及对有缺陷的铸件进行修补。
一、检验铸件缺陷的方法
由于铸件的用途不同，其质量要求也各异，因而检验方法也不同。普通铸件一般只作外观检验，特殊用途的重要铸件还需要进行理化试验和内部质量探伤检查。
1.外观检验
外观检验，就是用视觉和借助于放大镜等简单工具，来检验铸件的表面状况，如表面粗糙度、表面缺陷、形状偏差等；或用简单的卷尺等工具检验铸件的尺寸偏差、重量偏差等，初步判断铸件的表面质量是否合乎要求。
2.无损检验
目前，最常用的铸件无损检验方法是射线探伤、磁力探伤、超声波探伤和渗漏试验等。
（1）射线探伤。射线探伤有X和γ射线两种射线探伤，它可以探测铸件内部有无缺陷。
射线探伤的原理是:当X和γ射线透过铸件时，由于铸件的原子对射线的能量不断吸收，使射线能量逐渐衰减，并且不同强度的射线在照相底片上感光后，呈现不同的黑度，射线强则黑度大。对铸件透视和照相，就可以判别铸件内部是否存在着缺陷。
图6-44 射线探伤原理
1-射线 2-铸件 3-缺陷 4-底片的黑度
从图6-44可以看出，由于铸件左半部比右半部薄，射线通过时能量衰减左半部比右半部少，因而底片上的感光黑度，左半部比右半部大。铸件左半部没有缺陷，所以底片的黑度没有任何变化，而右半部存在缺陷，经过缺陷处的射线，在底片上显示出较大的能量，故黑度较大。底片冲洗后可以显示出缺陷的图形。
射线探伤的厚度，钢材：X射线探测厚度180mm以下；γ射线探测厚度300mm以下。
（2）磁力探伤。磁力探伤是用来检验铸件表面或接近表面的缺陷（如裂纹气孔和夹渣等）的方法。探伤时，将铸件放在电磁铁的正负极之间，使磁力线通过铸件，并在铸件被测表面撒上磁粉或浇上磁粉悬浮液，当铸件表面层内存在有缺陷时，缺陷对磁力线造成很大的磁阻，使一部分磁力线在缺陷近旁穿出铸件表面，绕过缺陷再进入铸件到达电磁铁的另一极，如图6-45所示。
图6-45 磁力探伤
1-铸件 2-缺陷 3-磁粉 4-磁力线
这些穿出铸件表面的磁力线，就会将磁粉吸住，形成与缺陷形状相似的图案，图案的位置就是铸件内缺陷存在的位置。
磁力探伤需要铸件表面光滑，需经打磨后才能进行。
（3）超声波探伤。超声波探伤可以检验各种厚度铸件内部的孔洞裂纹、夹渣等缺陷，其探测厚度可超过1000mm（对铸钢件），是目前探伤方法中探测厚度最大的一种方法。
超声波从一种介质传播到另一种介质的界面上时，会产生反射现象，特别是由金属传向空气，或由空气传向金属时，差不多99%的波从界面上反射回去，利用这种特性，可以发现铸件内部的缺陷。
超声波探伤时，要求铸件探测部位表面（加工面）粗糙度达到Ra≤0.01mm（非加工面粗糙度达到Ra≤0.012mm），再在此面涂上耦合剂（机油、水或浆糊等），使超声波探伤器的探头（直径φ10～30mm）能很好地与铸件表面贴合，让超声波能大部分进入铸件内部，然后按一定的路线缓慢地移动探头，边调整灵敏度，边注意示波屏上的图形，根据图形就可以确定缺陷的深度和大小，如图6-46所示。
图6-46 超声波探伤原理
（a）无缺陷（b）有小缺陷（c）有大缺陷
1-探头 2-铸件
图6-47（a）表示铸件内没有缺陷，荧光屏上只有探测面反射的T波和底面反射的B波。图6-47（b）表示有缺陷，它除了T波和B波之外，还有因缺陷而反射的F波。根据F波在T波和B波之间的位置，可以按比例推测出缺陷的位置，缺陷越大，F波越高，而相应的B波要降低，如图6-47（c）所示。
超声波探伤所用的频率一般在1.5～4.5MHz，适应范围广泛，灵敏度高，设备轻便。但只能检验形状较简单的铸件，而且探伤面需经机械加工或打磨光滑，故使用有一定的局限性。
（4）荧光探伤。它是在铸件表面涂上油液（质量分数85%的煤油加上15%航空汽油的混合液），这种油液在紫外线照射下具有强烈荧光，故称荧光液或渗透液。油液从表面缺陷开口处渗入铸件，如图6-47（a）所示。清除表面多余的油液，再撒上显示粉（如滑石粉），如图6-47（b）所示。图6-47（c）是渗入缺陷的油液，因毛细管作用而被显示粉吸出，在荧光等照射下，在暗室中铸件缺陷处呈亮白色，如图6-47（d）所示。
荧光探伤，简单易行，灵敏度高，可检验铸件表面层极细的裂纹，但仍检验不了铸件较深处的内部缺陷。
图6-47 荧光检验过程示意图
（a）往裂纹内渗透油液（b）清除表面油液（c）用显示粉吸去油液（d）观察缺陷
1-荧光液 2-缺陷 3-显示粉 4-铸件 5-紫外线光源 6-滤光片
（5）渗漏试验。渗漏试验是用来检验铸件致密性的一种方法，阀体、泵体、缸体等不允许有渗漏现象的耐中高压铸件，都应进行渗漏试验。
渗漏试验是将具有一定压力的空气或水压入铸件内腔，如铸件有缩松、穿透、裂纹等缺陷，水或空气就会从铸件壁上渗漏出来，从而发现铸件存在缺陷的位置。试验的压力要超过铸件工作压力的30%～50%。
用空气进行渗漏试验时，渗漏出的气体较难发现，小件可放在水中进行，大件可在有怀疑处涂上肥皂水，当有气体渗出时，缺陷处就会冒水泡或皂泡。
用水进行渗漏试验，容易发现缺陷，故应用很多。(www.guayunfan.com)
对于不易构成密闭空腔的铸件，可倒入煤油进行渗漏试验，来检验铸件的致密度。试验时，可在铸件表面涂上白粉，铸件内浇上煤油。如果经过一段时间（一般是24h）发现白粉有油渍，即为渗漏现象。
二、铸件缺陷的修补
经过检验查出的有缺陷的铸件，可根据铸件工作条件和技术要求来决定是否报废，在某些情况下，当缺陷经修补能满足铸件的技术要求时，可根据技术上是否可能，经济上是否合算来决定是否修补。铸件缺陷的修补，通常有以下几种方法。
1.焊接修补
铸件的裂纹、气孔、缩孔、砂眼、冷隔等缺陷可进行焊接修补。常用的焊接方法有气焊和电焊两种。
（1）气焊。气焊多用于焊补未经机械加工的铸铁件和非铁合金铸件。铸铁件施焊前往往需缓慢预热至500～550℃，焊后缓冷。某些复杂铸件，还需进行退火处理，消除应力防止裂纹。
非铁合金铸件进行气焊时，应采用中性焰施焊，以防氧化焰导致铸件焊接部位氧化或还原焰引起焊缝吸氢而降低力学性能。
（2）电焊。铸钢件缺陷采用电焊修补，焊前一般不必预热。但大型铸件及铸件重要部位的缺陷，或铸件缺陷尺寸较大，焊补金属量多时，为确保焊补质量，也需焊前预热，焊后保温并进行退火处理。
铸铁件的电焊修补分冷焊和热焊两种。
冷焊法工艺简单，劳动条件好，常用于焊补非加工面上的缺陷，多用镍基或铜基铸铁焊条。为防止白口和减少应力，应尽量采用小电流。
热焊时，铸件全部或局部预热到450～550℃，大而复杂的铸件，预热温度更高些。虽然劳动条件差，但焊接质量比冷焊好。常用于焊补加工面上的各种缺陷。热焊常用高硅铸铁芯棒焊条，焊后缓冷保温，以获得灰口组织。
无论是冷焊还是热焊，焊前必须做好缺陷部位的清理工作，夹杂物应全部去净，让金属基体暴露出来，便于施焊，确保焊透，如图6-48所示。焊补裂纹缺陷时，应在其首、尾距离5～10mm处各钻φ8～φ10mm的止裂孔，如图6-49所示，以防裂纹在清理和施焊中延伸。
图6-48 缺陷焊补前应清理
（a）裂纹缺陷（b）未开坡口产生未焊透（c）开出坡口便于施焊
1-裂纹 2-焊缝 3-焊条
图6-49 钻孔防止裂纹延伸
1-止裂孔 2-裂纹
图6-50 真空减压浸补
1-浸补液 2-铸件 3-密封胶圈 4-孔隙 5-有机玻璃罩 6-软管
2.填腻子修补
在铸件上不重要的位置，但有装饰意义的孔洞类缺陷，可根据铸件颜色配腻子填补。几种常用腻子配方是:
（1）铁粉75%，水玻璃20%，水泥5%；
（2）氧化镁2.5%，水3%，铁粉81%，硫磺1%，醋酸2.5%；
（3）铸铁屑80%，氧化镁粉15%～20%，用饱和的氯化镁溶液调成团状。
填补时，将缺陷处清理干净，用刮刀把腻子压入，修平即可。
3.浸渗修补
在压力下工作的铸件，如果存在着缩松等多孔性缺陷，往往会导致水压或气压试验时发生渗漏的现象。对无法实施补焊或铸件的工作温度低于250℃，而且工作压力不大的铸件缺陷，可以采用浸补的方法加以修补。浸补法是将呈胶状的液体渗入铸件上的孔隙，然后使胶状液体硬化而填补铸件孔隙。常用浸补材料有环氧树脂、铅、硫酸铜、氯化铵水溶液等。
浸补的方法是将浸补液倒入铸件的内腔，或将铸件浸泡在装有浸补液的池槽内，经过一段时间浸透后，使铸件孔隙缺陷被浸补液填塞。对于铸件上穿透的孔隙，可采用如图6-50所示的真空减压浸补装置，当罩内空气被抽出成为真空后，在压力差的作用下浸补液会渗入孔隙，待浸补液渗透到铸件下面，即可解除真空。
4.金属液熔补
用高温金属液冲浸，使铸件缺陷部位的本体金属表面熔化，并与填补的金属液熔合。此法多用于修补大中型铸件的缺损缺陷。熔补方法如图6-51所示。根据铸件需要熔补部位的结构形状，用模样制出砂型，由于熔补的金属在凝固时要产生收缩，所以构成熔补部分的砂型应设置冒口。为了使先浇入的金属液能顺利地排出型外，并使铸件被熔补部分被充分加热及熔化，砂型的下部设有液体金属流出口，一旦铸件的表面被加热熔化，应立即把金属液流出口堵塞，并继续将砂型浇满。铸件表面是否熔化可以用铁棒加以探测。
图6-51 金属液熔补的方法
1-金属液 2-砂型 3-支杆 4-支架 5-浇包 6-浇口杯 7-导流管 8-金属液出口 9-铸件
为了不使先浇入的金属液凝固，浇注时应先浇入较多的金属液，然后再慢浇，并使浇包升高，冲击型内金属液产生机械搅动。铸件最好先预热，可以减少内应力，并使熔补部位缓慢冷却凝固，凝固后需消除应力的热处理。
本章小结
本章重点论述铸件的各种缺陷产生的原因及防止方法，并用实例加以说明。
读了本章内容后，就可以在铸造生产中能在生产前分析出铸件容易产生哪种铸造缺陷，在生产中采用工艺措施加以防止。
本章主要内容有：铸件缺陷的分类，论述铸件缺陷共分多少种，每种缺陷的特征如何；气孔缺陷的种类及产生的原因和防止方法；粘砂缺陷产生的原因及防止方法；缩孔缺陷产生的原因和防止方法；变形和裂纹缺陷产生的原因和防止方法；夹砂缺陷产生的原因和防止方法；夹杂缺陷产生的原因和防止方法，并用实例加以说明。