第6章-鑄造檢測設備

鑄造檢測設備第6章2024/12/19材料成形設備第6章鑄造檢測設備概述型砂性能檢測設備鑄件外觀質(zhì)量檢測設備鑄件內(nèi)在質(zhì)量檢測設備2024/12/19材料成形設備

鑄造生產(chǎn)的目標是用最高的效率、最低的成本，生產(chǎn)出質(zhì)量合格，品質(zhì)一致的鑄件。為了實現(xiàn)這一目標就需要一整套工藝和一整套設備。2024/12/19材料成形設備6.1概述

所有的設備都是為工藝服務的，生產(chǎn)的任何一道工序所需工藝都要控制。

質(zhì)量是鑄造生產(chǎn)的生命，檢測技術(shù)是鑄造的耳目。2024/12/19材料成形設備鑄件質(zhì)量檢驗的內(nèi)容使用質(zhì)量檢驗內(nèi)在質(zhì)量檢驗外觀質(zhì)量檢驗抗振性表面缺陷表面粗糙度形狀尺寸尺寸精度重量偏差內(nèi)部缺陷力學性能金相組織化學成分耐熱性耐蝕性抗磨性抗磁性

發(fā)達國家鑄造廠對于凡是科學技術(shù)上已經(jīng)證明生產(chǎn)上需要控制的項目，凡是能控制的地方都制定嚴格的控制范圍。原材料有嚴格的檢驗和控制，包括各種金屬材料、非金屬材料的成分和規(guī)格。對工藝過程中的各參數(shù)同樣是嚴加控制，例如對濕型砂檢查和控制緊實率、濕強度、干強度、水分、破碎指數(shù)、透氣率、有效粘土含量、揮發(fā)分、燒灼減量、死粘土含量、溫度、砂型硬度等。

2024/12/19材料成形設備6.1概述

先進的測試手段和電子技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中得到應用和發(fā)展。如普遍采用真空直讀光譜儀、碳硫分析儀、熱分析儀等，快速且有效地控制爐前金屬液成分和雜質(zhì)元素含量，保證了鑄件內(nèi)在質(zhì)量的可靠穩(wěn)定。采用三坐標儀測量鑄件尺寸，超聲波儀檢測鑄件壁厚，內(nèi)窺鏡檢測鑄件內(nèi)腔質(zhì)量，X射線、熒光磁粉探傷、音頻檢測、渦流檢測等無損檢測技術(shù)在鑄件的缺陷檢測或基體組織檢測中得到了越來越廣泛的應用。鑄造檢測技術(shù)2024/12/19材料成形設備2024/12/19材料成形設備

鑄造檢測設備分類原輔材料檢測設備鑄件檢測設備6.2型砂性能檢測設備2024/12/19材料成形設備

型砂試驗室及型砂在線檢測裝置，以便及時調(diào)控型砂及芯砂質(zhì)量。

對濕型砂檢查和控制緊視率、濕強度、干強度、水分、破碎指數(shù)、透氣率、有效黏土含量、揮發(fā)分、灼燒減量、死黏土含量、溫度、砂型硬度等。2024/12/19材料成形設備混砂機鑄造標準篩渦洗式洗砂機雙盤式紅外線烘干器液壓萬能強度試驗機震擺式篩砂機錘擊式制樣機熱濕拉強度試驗機透氣性測定儀發(fā)氣性測定儀

……型砂性能檢測設備2024/12/19材料成形設備鑄造標準篩渦洗式洗砂機雙盤式紅外線烘干器覆膜砂制樣機2024/12/19材料成形設備震擺式篩砂機錘擊式制樣機SWY數(shù)顯式液壓萬能強度試驗機2024/12/19材料成形設備熱濕拉強度試驗機

SFL-B智能發(fā)氣性測定儀

SHY樹脂砂混砂機2024/12/19材料成形設備STD電動透氣性測定儀

SUG涂料高溫高溫性能試驗儀

覆膜砂流動性檢測儀覆膜砂混砂機

劃線檢測是最常用的鑄件尺寸檢測方法。劃線檢測的依據(jù)是鑄件圖，根據(jù)鑄件圖中的尺寸鏈和尺寸公差要求，借助于平臺、支撐及必要的工、夾、量具，確定鑄件的測量基準，劃線檢測鑄件的尺寸。劃線檢測時，一般應檢測鑄件圖中標注的全部尺寸。對于成批或大量生產(chǎn)的鑄件，在工藝穩(wěn)定、設備正常運行的前體下，為縮短檢測時間，也可只對能代表鑄件精度的主要尺寸和需進行機械加工的尺寸劃線檢測。2024/12/19用于確定鑄件的劃線基準。材料成形設備鑄件尺寸的劃線檢測（1）尺寸精度檢測6.3鑄件外觀質(zhì)量檢測設備

它是一種設計開發(fā)、檢測、統(tǒng)計分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品無與倫比的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。當今主要使用的三坐標測量機有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。對于大型鑄件的三維測量，現(xiàn)在國際上新流行的技術(shù)是三維攝影測量或者稱為照相測量。2024/12/19材料成形設備三坐標測量機（1）尺寸精度檢測2024/12/19材料成形設備三坐標測量機

三坐標測量機，它是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器。三坐標測量機的測量功能包括尺寸精度等。三坐標測量機2024/12/19材料成形設備三坐標測量機2024/12/19材料成形設備2024/12/19材料成形設備滲透檢測是基于液體的毛細作用和固體染料在一定條件下的發(fā)光現(xiàn)象。滲透檢測用來檢查鑄件表面上的各種開口缺陷，如表面裂紋、表面針孔等肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。滲透檢測雖然只能檢測表面開口缺陷，但檢測卻不受工件幾何形狀和缺陷方向的影響。2024/12/19材料成形設備（2）鑄件表面及近表面缺陷的檢測①滲透檢測鑄件表面缺陷檢測較成熟的方法有滲透檢測、磁粉檢測、渦流檢測。渦流檢測是利用電磁感應原理，檢測構(gòu)件和金屬材料表面缺陷的一種探傷方法，適用于檢查表面以下一般不大于6～7mm深的缺陷。渦流檢測的主要缺點是不能直觀顯示探測出的缺陷大小和形狀，一般只能確定出缺陷所在表面位置和深度，另外它對工件表面上小的開口缺陷的檢出靈敏度不如滲透檢測。2024/12/19材料成形設備②渦流檢測

磁粉檢測適合于檢測表面缺陷及表面以下數(shù)毫米深的缺陷。磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用，它利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷(如裂紋，夾渣，發(fā)紋等)磁導率和鋼鐵磁導率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場將發(fā)生崎變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積--磁痕，在適當?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實現(xiàn)了磁粉探傷。③磁粉檢測

表面粗糙度是評價鑄件表面質(zhì)量的一個重要指標。鑄造表面粗糙度的測量最常用的方式仍然是觸針式和樣塊比較法。計算機圖像處理技術(shù)在鑄造表面粗糙度檢測中應用是測量領域近年來興起的新型測量技術(shù)。2024/12/19材料成形設備（3）表面粗糙度檢測2024/12/19材料成形設備檢測表面粗糙度的常用方法1.比較法

將被測表面與粗糙度標準樣塊相比較，通過視覺、觸覺或其它方法進行比較后，對被測表面的粗糙度作出評定的（近似）方法。比較法簡單易行，適合在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。

鑄造表面粗糙度比較樣塊2.針描法電動輪廓儀就是利用針描法來測量表面粗糙度的。針描法是利用觸針直接在被測表面上輕輕劃過，從而由電表直接讀出表面粗糙度的Ra值。這種儀器適用于測定0.025～6.3μm的Ra值，測量迅速方便，測值精度高。

2024/12/19材料成形設備2024/12/19材料成形設備超級表面粗糙輪廓測量儀便攜式表面粗糙度測量儀6.4鑄件內(nèi)在質(zhì)量檢測設備成分檢測的對象主要包括：原材料成分金屬熔液成分鑄件成分及其分布對于純度較高的原材料，采用化學分析方法對其成分進行檢測，靈敏度可達2ppm。熔液成分復雜且對檢測速度要求較高時，采用直讀光譜儀通過單次分析直接獲取各元素含量，時間最短。需掌握鑄件成分分布時，可通過電子探針或原位分析設備進行多點光譜、能譜分析，以獲得成分分布。27

6.4.1

化學成分檢測設備2024/12/19材料成形設備在不同階段，可以采用不同檢測方法對材料的成分進行檢測，如：化學分析法光譜分析法能譜分析法選擇適當?shù)幕瘜W試劑與材料發(fā)生充分反應，以反應物或生成物的量求算材料成分。通過激發(fā)物質(zhì)的特征光譜或分析其吸收光譜的方式檢測材料中各元素種類及其含量。通過激發(fā)物質(zhì)并測定激發(fā)電子能量損失的方式檢測材料中各元素種類及其含量。

6.4.1

成分檢測設備

（1）化學分析儀器根據(jù)化學反應來確定金屬的組成成分，這種方法統(tǒng)稱為化學分析法?；瘜W分析法先確定所含元素種類，以相應標準溶液滴定反應確定所含元素含量。29化學分析法分為定性分析和定量分析兩種。定量分析的方法包括重量分析法和容量分析法。重量分析法：采用適當?shù)姆蛛x手段，使金屬中被測定元素與其它成分分離，然后用稱重法來測元素含量。容量分析法：用標準溶液（已知濃度的溶液）與金屬中被測元素完全反應，然后根據(jù)所消耗標準溶液的體積計算出被測定元素的含量。2024/12/19材料成形設備

化學分析儀器31光譜分析法激發(fā)物質(zhì)原子為氣態(tài)，測定氣態(tài)原子發(fā)出的特征光譜及強度，確定所含元素種類及含量。（2）光譜分析儀2024/12/19材料成形設備

光電直讀光譜儀是分析有色金屬成分的快速定量分析儀器，廣泛應用于冶金、機械部門，進行冶煉爐前的在線分析以及產(chǎn)品檢驗，是控制產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段之一。

33（2）光譜分析儀在直讀光譜儀中，當分析試樣被施加一定的能量后，試樣瞬間由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，試樣中不同元素經(jīng)歷激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間的翻轉(zhuǎn)，放射出不同能量及頻率的光子，經(jīng)入射狹縫到達光柵上形成不同波長的譜線。通過檢測特征譜線的位置和強度，可以求得試樣中各元素的種類及含量。光譜分析采用了比較法分析元素含量，需要利用標準試樣制作標準曲線，再以對比標準曲線的方式分析被測合金元素。

直讀光譜儀工作原理34（2）光譜分析儀1、采用高穩(wěn)定的激發(fā)光源，激發(fā)頻率可變，可達到最佳的分析效果。

2、分析速度快，20秒內(nèi)測完所有通道的化學成分，重復性好、穩(wěn)定性好，適合煉爐前快速分析。

3、精度高，相對誤差約為1%。

4、使用成本低。

5、可用于黑色金屬和有色金屬的快速定量分析，分析基體可多達6個，合金可達100多種。光電直讀光譜儀特點35（2）光譜分析儀熱分析法是通過測定伴隨著物質(zhì)的溫度變化和化學反應的進行而發(fā)生的熱力學性質(zhì)、物理學性質(zhì)的變化,進而確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱變化以及化學反應常數(shù)的一種方法。

（3）熱分析儀熱分析法具有快速、簡便、準確和費用低廉等優(yōu)點，在現(xiàn)代鑄造車間里，越來越多的采用這種方法進行爐前快速檢測以控制生產(chǎn)過程。它可以用來測定合金的主要化學成分(如鑄鐵的碳當量、碳量和硅量)；測定合金的共晶團數(shù)目；預測灰鑄鐵的機械性能；測定合金的鑄造性能；測定球墨鑄鐵的球化率等。

直讀光譜儀：檢驗Si、P、Mn、Mg以及其它

合金元素（非常適合鑄鋼）

碳硫分析：檢驗C、S含量（直讀光譜儀對高碳鐵水的碳量檢測穩(wěn)定性差）

熱分析法

2024/12/19材料成形設備應用實例鐵水爐前快速分析，以便適時檢測和調(diào)節(jié)控制金屬液成分。

電子探針X射線顯微分析儀（簡稱電子探針，EPMA），是在電子光學和X射線光譜原理的基礎上發(fā)展起來的一種微區(qū)成分分析的儀器。（3）電子探針分析儀2024/12/19材料成形設備顯微結(jié)構(gòu)分析元素分析范圍廣定量分析準確度高檢測極限（日常工作）：

WDS（光譜儀）：0.01%左右

EDS（能譜儀）：0.1%左右不損壞試樣、分析速度快（3）

電子探針分析儀特點2024/12/19材料成形設備電子探針可以對試樣中微小區(qū)域(微米級)的化學組成進行定性或定量分析。可以進行點、線掃描(得到層成分分布信息)、面掃描分析(得到成分面分布圖像)。由于電子探針技術(shù)具有操作迅速簡便、實驗結(jié)果的解釋直截了當、分析過程不損壞樣品、測量準確度較高等優(yōu)點，故在冶金、地質(zhì)、電子材料、生物、醫(yī)學、考古以及其它領域中得到日益廣泛地應用，是礦物測試分析和樣品成分分析的重要工具。（3）

電子探針分析儀41三種基本分析方法：面掃描分析點分析定性分析定量分析線掃描分析按所使用的X射線譜儀，可分為能譜分析和波譜分析。（3）

電子探針分析儀2024/12/19材料成形設備6.4.2組織分析設備微觀組織分析光學顯微鏡電子顯微鏡掃描電子顯微鏡透射電子顯微鏡低倍率金相組織觀察高倍率金相組織觀察及相結(jié)構(gòu)及組織分析介觀組織分析超聲波探傷設備X光透視設備43原子力顯微鏡原子力顯微像透射電子顯微鏡透射電子顯微像掃描電子顯微鏡掃描電子顯微像碳納米管光學顯微鏡觀察電子和原子力顯微鏡觀察2024/12/19材料成形設備6.4.2組織分析設備

光學顯微分析是利用可見光觀察物體的表面新貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鑒定晶體的光學性質(zhì)透明晶體的觀察可利用透射顯微鏡，如偏光顯微鏡。而對于不透明物體來說就只能使用反射式顯微鏡，即金相顯微鏡。1）光學顯微鏡2024/12/19材料成形設備

按使用目鏡的數(shù)目可分為三目，雙目和單目顯微鏡；按圖像是否有立體感可分為立體視覺和非立體視覺顯微鏡；按觀察對像可分為生物和金相顯微鏡等；按光源類型可分為普通光、熒光、紅外光和激光顯微鏡等；……。常用的顯微鏡有雙目連續(xù)變倍體視顯微鏡、金相顯微鏡、偏光顯微鏡、紫外熒光顯微鏡等。1）光學顯微鏡光學顯微鏡的分類方法2024/12/19材料成形設備

金相顯微鏡是觀察金相組織的。偏光顯微鏡對各種透明的晶體、巖石、礦物以及具有雙折射的物質(zhì)進行觀察和簽定，也可用于紡織、化纖行業(yè)對紡織纖維進行檢驗。1）光學顯微鏡2024/12/19材料成形設備1）光學顯微鏡48

與數(shù)字圖像采集及分析設備的結(jié)合應用，強化了微觀組織的分析能力。1）光學顯微鏡49

金相顯微鏡

各類金相顯微鏡

顯微鏡的構(gòu)造

顯微鏡工作原理

顯微鏡的使用

2024/12/19材料成形設備金相顯微鏡種類2024/12/19材料成形設備XJP—3A型金相顯微鏡的構(gòu)造1載物臺2物鏡3目鏡4視場光欄5孔徑光欄6底座7物鏡轉(zhuǎn)換器8縱動手輪9橫動手輪10粗調(diào)焦手輪11細調(diào)焦手輪12燈泡13變壓器2024/12/19材料成形設備2）電子顯微鏡

電子顯微鏡是根據(jù)電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質(zhì)的細微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。

現(xiàn)代電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，分辨力可達0.3納米，能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。

電子顯微鏡主要用于高倍率金相組織觀察及相結(jié)構(gòu)及組織分析。53掃描電子顯微鏡（SEM）透射電子顯微鏡（TEM)2）電子顯微鏡54①SEM用于材料分析的特點儀器分辨率高儀器放大倍數(shù)變化范圍大（從幾倍到幾十萬倍），且連續(xù)可調(diào)圖像景深大，富有立體感試樣制備簡單可做綜合分析2024/12/19材料成形設備（1）掃描電子顯微鏡（SEM）斷口微觀形貌的觀察金相組織的觀察其他應用樣品表面微觀形貌觀察（如磨損表面、表面形態(tài)）高分子復合材料及無機非金屬材料方面的應用②表面形貌襯度的應用2024/12/19材料成形設備按斷口微觀形貌分類A斷口微觀形貌的觀察韌窩斷口解理斷口準解理斷口沿晶斷口疲勞斷口②表面形貌襯度的應用2024/12/19材料成形設備A斷口微觀形貌的觀察疲勞斷口韌窩斷口準解理斷口沿晶斷口解理斷口2024/12/19材料成形設備SiC纖維增強復合材料拉伸斷口2024/12/19材料成形設備B金相組織的觀察珠光體組織馬氏體組織②表面形貌襯度的應用2024/12/19材料成形設備磨損表面形貌觀察C其他應用2024/12/19材料成形設備材料表面形態(tài)（組織）觀察2024/12/19材料成形設備6.4.3力學性能檢測設備63

金屬的力學性能是指金屬材料抵抗各種外加載荷的能力，其中包括：彈性和剛度、強度、塑性、硬度、沖擊韌度、斷裂韌度及疲勞強度等，它們是衡量材料性能極其重要的指標。

萬能材料試驗機用于進行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切機摩擦試驗。包括電動機械、液壓、便攜式及自動試驗系統(tǒng)。萬能材料試驗機適合于拉伸及壓縮等力學特性的測試應用。主要用于鑄件本體截取的試樣力學性能研究，或隨鑄力學試棒的力學性能研究。設備關(guān)鍵參數(shù)：最大載荷速度范圍測試精度6.4.3力學性能檢測設備64對于鑄件內(nèi)部缺陷，常用的無損檢測方法是射線檢測和超聲檢測。2024/12/19材料成形設備6.4.4鑄件內(nèi)部缺陷檢測設備（1）超聲檢測

超聲檢測是利用材料本身或內(nèi)部缺陷的升學性質(zhì)對超聲波傳播的影響，非破壞性地探測材料內(nèi)部和表面的缺陷（如裂紋、氣泡、夾渣等）的大小、形狀和分布情況以及測定材料的性質(zhì)。66（1）超聲檢測67