鋁合金鑄件內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)的要求及方法

■閻士標(biāo)，劉萬坡，任海猛

鋁合金鑄件內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)的要求及方法

■閻士標(biāo)，劉萬坡，任海猛

介紹了鋁合金鑄件內(nèi)部質(zhì)量的概念定義、目前適用的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)方法及檢驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，為廣大鑄造工作者提供了較詳細(xì)的檢驗(yàn)依據(jù)、檢驗(yàn)方法及工作心得。

近年來，鋁合金鑄件的鑄造技術(shù)得到了很大發(fā)展，鋁鑄件的產(chǎn)量逐年提高，現(xiàn)已在兵器、航空、航天、紡織等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，鑄件質(zhì)量要求也越來越嚴(yán)格。在鑄件質(zhì)量的所有特性中，內(nèi)部質(zhì)量是決定鑄件整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。同時(shí)，鑄件內(nèi)部質(zhì)量的水平，也反映了鑄造工藝水平的優(yōu)劣。因此，鑄件內(nèi)部質(zhì)量缺陷的控制是鑄造技術(shù)人員始終要解決并提高的目標(biāo)。

1. 內(nèi)部質(zhì)量的概念

鋁合金鑄件內(nèi)部質(zhì)量通俗地講是指鑄件內(nèi)部缺陷滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的程度。這些缺陷一般包括裂紋、針孔、氣孔、縮孔、疏松、偏析及夾雜物，由于這些缺陷的存在，往往會(huì)導(dǎo)致鑄件的物理性能、力學(xué)性能及金相組織發(fā)生改變，給鑄件的使用帶來嚴(yán)重的隱患。因此，內(nèi)部質(zhì)量是鑄件生產(chǎn)和檢驗(yàn)首要的控制因素。

2. 內(nèi)部質(zhì)量缺陷的特點(diǎn)

（1）內(nèi)部質(zhì)量缺陷往往隱藏在鑄件的內(nèi)部，用普通目視的方法無法檢驗(yàn)，往往需要用特殊的方法和設(shè)備儀器才能完成。

（2）內(nèi)部缺陷的判斷，檢測人員需進(jìn)行專業(yè)的知識(shí)培訓(xùn)，并具有一定的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。

3. 目前我國執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國鋁合金鑄件的檢驗(yàn)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是GB/ T9438—1999《鋁合金鑄件》國家標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是HB963—2005《鋁合金鑄件》航空標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對內(nèi)部缺陷的要求有相同的地方，也有不同之處，主要是由于行業(yè)不同，使用要求有差異，但基本的要求和檢驗(yàn)方法是相同的，下面分別敘述。

4. 鑄件分類

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鑄件在使用中的重要程度，將鑄件分為三類。

Ⅰ類鑄件：承受重載荷，工作條件復(fù)雜，用于關(guān)鍵部位，鑄件損壞將危及整機(jī)的安全運(yùn)行。

Ⅱ類鑄件：承受中等載荷，用于重要部位，鑄件損壞將影響部件的正常工作并造成事故。

Ⅲ類鑄件：承受輕載荷，用于一般部位的鑄件。

5. GB/T9438—1999規(guī)定

（1）鑄件檢驗(yàn)類型 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于Ⅰ類鑄件必須進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)；對于Ⅱ類、Ⅲ類鑄件只有當(dāng)用戶要求檢驗(yàn)時(shí)，才進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)。

（2）該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)引用的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn) ①G B/ T11346—1989《鋁合金鑄件X射線照相檢驗(yàn)針孔（圓形）分級》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋁合金鑄件內(nèi)部圓形針孔的分級，按透照厚度分為A、B兩個(gè)組別，其中A組分級適用于透照厚度＜13mm的鑄件，B組分級適用于透照厚度為13～50mm的鑄件，每個(gè)組別各有8級參照底片。②HB6578—1992《鋁、鎂合金鑄件檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)參考射線底片》。該標(biāo)準(zhǔn)對內(nèi)部質(zhì)量缺陷的分類較為詳細(xì)，主要有氣孔、針孔、縮孔、疏松、夾雜和偏析6大類，每一類別各分有8個(gè)等級的參照底片。③JB/ T7946.3—1999《鑄造鋁合金針孔》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鑄造鋁合金低倍針孔度的分級原則和評定方法，將針孔度分為5個(gè)級別。

（3）檢驗(yàn)手段 X射線無損檢測；低倍試驗(yàn)檢驗(yàn)。

（4）檢測具體要求 ①鑄件內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)首先按鑄件圖樣的技術(shù)要求來進(jìn)行檢驗(yàn)。②鑄件內(nèi)部不允許有裂紋缺陷。③如沒有明確的規(guī)定，對于針孔缺陷，I類鑄件、液壓件、氣壓件應(yīng)按GB/T11346—1989標(biāo)準(zhǔn)中的2級驗(yàn)收，允許局部有4級針孔，但一般不得超過受檢面積的25%。當(dāng)氣密性試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，允許按3級驗(yàn)收。Ⅱ類鑄件按3級針孔驗(yàn)收。④各類鑄件內(nèi)部氣孔、縮孔、疏松、夾雜物缺陷按表1中所規(guī)定的執(zhí)行。

6. HB963—2005規(guī)定

該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)引用的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）GB/T11346—1989《鋁合金鑄件X射線照相檢驗(yàn)針孔（圓形）分級》，該標(biāo)準(zhǔn)解釋同上。

（2）JB/T7946.3—1999《鑄造鋁合金針孔》，該標(biāo)準(zhǔn)解釋同上。

（3）HB5395—1988 鋁合金X射線照相檢驗(yàn)長形針孔分級標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)按鑄件厚度分為3組，第一組適用于≤13mm的鑄件，第二組適用于＞13～25mm的鑄件，第三組適用于＞25～50mm的鑄件，每一組有1、2、3、4、5共5個(gè)等級。

（4）HB5396—1988《鋁合金X射線照相檢驗(yàn)海綿狀疏松分級標(biāo)準(zhǔn)》；HB5397—1988《鋁合金X射線照相檢驗(yàn)分散疏松分級標(biāo)準(zhǔn)》。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均按鑄件厚度分為2組，第一組適用于厚度≤13mm的鑄件，第二組適用于厚度＞13～50mm的鑄件，每一組有1、2、3、4、5共5個(gè)等級。

各類鑄件內(nèi)部氣孔、縮孔、疏松、夾雜物缺陷按表2中所規(guī)定的執(zhí)行。

表1　鑄件內(nèi)部缺陷允許級別（Ⅰ）

表2　鑄件內(nèi)部缺陷允許級別（Ⅱ）

7. JB/T7946.3—1999《鑄造鋁合金針孔》規(guī)定要求

（1）鑄件內(nèi)部針孔 當(dāng)用低倍試驗(yàn)方法檢驗(yàn)時(shí)，對于Ⅰ類鑄件或液壓、氣壓件應(yīng)按該標(biāo)準(zhǔn)的2級驗(yàn)收，允許局部有3級針孔，但一般不得超過受檢面積的25%。當(dāng)氣密性試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，允許按3級驗(yàn)收。Ⅱ類鑄件按3級針孔驗(yàn)收。

（2）低倍試樣的制備方法 ①金屬試樣按圖樣要求取樣，一般取鑄件厚大的部位。②試樣加工后表面粗糙度Ra≤1.6μm。③先用汽油、酒精或丙酮清洗試樣，然后用10%～15%的氫氧化鈉水溶液浸蝕試樣，浸蝕溫度（25±5）℃，浸蝕時(shí)間7～10min。④試樣浸蝕后，用水清洗，然后用20%～25%的硝酸水溶液去除試樣表面的腐蝕膜，再用水清洗并干燥。⑤對照標(biāo)準(zhǔn)級別對試樣進(jìn)行判定。

筆者在實(shí)踐檢驗(yàn)中制作的針孔實(shí)體試樣如圖1～圖5所示，供參考。

8. 內(nèi)部質(zhì)量檢查的其他要求

（1）以上檢驗(yàn)內(nèi)容及方法不適用于壓鑄件。

（2）內(nèi)部質(zhì)量用低倍方法檢驗(yàn)時(shí)，由于缺陷所在的位置很難準(zhǔn)確判定，所制備試樣的取樣部位不一定是鑄件缺陷最嚴(yán)重的部位。因此，低倍方法檢驗(yàn)的可信度較差，一般進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，首選X射線無損檢驗(yàn)，低倍方法檢驗(yàn)作為補(bǔ)充。

（3）射線底片的制備需按照J(rèn)B/T9217—1999《射線照相探傷方法》的要求進(jìn)行，其底片的黑度在1.5～2.0。

（4）從事射線底片評定的人員，必須持有國家有關(guān)主管部門頒發(fā)的并與其工作相適應(yīng)的2級或2級以上資格證書。

（5）當(dāng)鑄件X射線照相底片上所顯示的針孔（圓形）缺陷處于相鄰兩級之間時(shí)，按嚴(yán)重級別評定。

9. 工作心得

（1）檢驗(yàn)人員必須多學(xué)習(xí)鑄造工藝知識(shí)，充分了解掌握各種缺陷的成因和實(shí)物形態(tài)，提高自身的判斷能力，才能對各種缺陷做出正確的判斷。

（2）以上檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)指導(dǎo)性的文件，在實(shí)際應(yīng)用過程中要靈活掌握運(yùn)用。每個(gè)零件各部位的功能和受力情況是不一樣的，對缺陷的容忍能力也是不同的。檢驗(yàn)人員要熟悉每個(gè)零件在使用過程中的實(shí)際運(yùn)用情況，以便能更好地運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)。

（3）質(zhì)量高的零件雖然性能好，但鑄造工藝難度較大，成本也高，成品率較低，會(huì)造成成本浪費(fèi)。因此，在工作中要樹立質(zhì)量和成本的對立統(tǒng)一的意識(shí)，基本性能必須保證，鑄造成本也得考慮。

圖1　1級針孔試樣

圖2　2級針孔試樣

圖3　3級針孔試樣

圖4　4級針孔試樣

圖5　5級針孔試樣

閻士標(biāo)、劉萬坡、任海猛，河北太行機(jī)械工業(yè)有限公司軍品研發(fā)中心。