铸件质量检测方法

铸件的检验和测试包括五个主要类别：铸件精加工、尺寸精度、机械性能、化学成分和铸件坚固性。

铸件表面处理

金属铸件的表面光洁度可能受到图案或型砂类型、模具涂层和清洁方法的影响。到目前为止，用于测量表面粗糙度的仪器还没有提供有用的评估，因此主要是通过使用一系列表面粗糙度增加的测试面板进行简单的视觉比较来进行的。

尺寸精度

铸件尺寸的变化可能是熔融金属的热量和压头压力引起的模腔膨胀、金属冷却和热处理时的收缩的结果。这些膨胀和收缩是由图案制作者预测的，他将补偿图案设计中的变化。对于大量铸件，铸造设施可能会更频繁地测量铸件的关键尺寸，以检查可能的漂移，特别是由于图案磨损引起的漂移。如果铸件需要对零件应用至关重要的严格公差，则这些公差应由客户指定。

铸造客户应检查他们的铸造供应商将如何验证他们生产的零件的尺寸。测量工具的精度与铸件的尺寸精度同样重要。在许多情况下，常规检查尺寸所需的量规或夹具由客户提供给铸造厂。

在生产运行过程中期望精确的尺寸会导致沮丧。每个铸件的尺寸会略有不同，因此铸件是通过设置尺寸可以落入的值范围来指定的。供应商可以设置公差下限和公差上限之间的范围，但范围越窄，生产和测试就越困难，因此铸件的成本也就越高。

机械性能 

机械测试对金属和铸件进行评估，以确定其性能是否符合规定的机械要求。以下是金属铸造设施中常用的机械测试。

硬度测试——机械性能测试中最常用的程序，它提供了一个数值，并且是无损的。硬度值通常与合金的可加工性和耐磨性有关。布氏硬度测试使用直径为10毫米的硬质合金球来压痕3000公斤的负载。压痕足够大，可以提供可靠的平均硬度。洛氏硬度测试会产生较小的压痕，如果使用几个值的中值，这也是令人满意的。

拉伸和冲击试验——在标准尺寸的试样上进行，最常见的两种类型是拉伸和夏比冲击。拉伸测试提供了极限拉伸强度、屈服强度、伸长率和面积收缩率数据。夏比冲击试验确定了断裂过程中吸收的能量，用于衡量延展性和强度。

服务负载测试——通常在整个铸件上进行，以评估其性能，可以通过多种方式进行。必须承受结构载荷的铸件可以在夹具中施加载荷，同时测量挠度和载荷。承压部件可以进行液压测试，以达到验证载荷或破坏。旋转部件可以进行旋转测试。这些类型的测试检查铸件的坚固性及其性能。

化学成分

合金的化学成分对其性能有重要影响。添加到材料中的微量合金元素会进一步影响化学成分。铸造合金通常按照ASTM、SAE和AMS合金规范进行指定。根据合金对其化学成分变化的敏感程度，可能需要进行化学分析来验证是否存在适当的成分以实现特定的性能。

化学分析通常涉及将熔融金属样品倒入特殊模具中，并通过光谱原子吸收或x射线荧光分析进行评估。许多金属铸造设施会在一天中检查他们浇注的合金的化学成分，因此熔炼车间人员可以根据需要对合金成分进行必要的调整。

铸造稳健性

金属部件的性能会受到无法通过常规目视检查检测到的内部和表面缺陷的显著影响。可以采用几种无损检测方法来检查铸件是否存在这些“看不见”的缺陷。无损检测可以确定铸件的完整性，而不会造成物理损坏，因此一旦通过检测，它就可以用于预期的应用。以下是无损检测的详细列表。

无损检测方法

无损检测使金属铸造设施能够在不破坏铸件的情况下保证铸件的质量。金属铸造设施可能有关于无损检测的内部标准，但具体测试或测试频率由客户指定。虽然存在各种无损检测方法来测量机械性能、化学成分、铸件坚固性或最大使用载荷，但不存在包含所有这些因素的单一测试。可能需要结合无损检测方法来记录铸件的坚固性和质量。下面介绍了最常用的方法。

目视检查

目视检查是基于使用人眼来识别表面缺陷、填充不当和成型错误。通过目视检查可以检测到的铸造缺陷包括砂眼、表面过于粗糙、表面收缩、气孔、错流、冷隔和表面浮渣或熔渣。

尺寸检查

为了确保零件符合尺寸要求，如公差，金属铸造设施可以手动或使用坐标测量机（CMM）检查零件的尺寸精度。检查零件的尺寸精度有助于确保客户不必对零件进行进一步的昂贵加工来满足指定的尺寸。

CMM提高了测量铸件尺寸的速度和精度，计算机化使其具有重复性，可以用作统计工具。

染料渗透剂和荧光粉检测

对于肉眼难以检测到的微小裂纹、孔隙或其他表面毛刺，有色金属和黑色金属材料都使用了染料渗透检测。在这种方法中，将有色染料溶液施加到铸件表面。悬浮在渗透油中的染料会进入表面缺陷。当使用特殊的显影剂时，缺陷会被清楚地指出。

一种类似的方法是将荧光粉悬浮在渗透油中。同样，溶液会渗透到缺陷中，因此当铸件被除尘或喷涂干粉时，溶液会从缺陷中抽出，并在出现缺陷的紫外线下发光。荧光粉末检测只能检测表面裂纹和缺陷，但比射线检测更有效、更经济。

一般来说，染料渗透技术可以识别铸件表面的缺陷，而不能检测到未暴露在表面的内部孔隙或收缩。但它可以检测铸件表面气孔或气体的圆形迹象。

磁粉检测

磁粉检测快速、廉价且对缺陷敏感，特别是浅（0.003英寸）表面裂纹和其他线性迹象。

它可以检测可以磁化的铁合金表面或附近的小裂纹（基本上是除奥氏体材料外的任何铁合金）。高电流、低电压电流通过铸件，形成磁场。

裂纹和缺陷的磁性与周围材料的磁性不同，因此它们的存在会中断磁场，导致变形。小磁性粒子显示了磁通线的传播路径，以绕过变形，从而指示裂纹或空隙的形状和位置。

超声波检测

通过射线照相检测到的内部缺陷也可以通过声音检测到。声波被渔民用来定位热点和水深，被美国海军用来识别接近的物体。在铸件检测中，超声波检测使用传输到铸件中的高频声能。由于超声波检测允许对铸件的横截面积进行调查，因此被认为是一种体积检测方法。

高频声能穿过铸件，直到它碰到相反的表面或界面或缺陷。界面或缺陷反映了能量的一部分，这些能量被收集在接收单元中并显示给分析师查看。能量偏转的模式可以指示内部缺陷的位置和大小，以及球墨铸铁的壁厚和结节数。

超声波检测需要大量的知识和经验来准确解释结果，这将影响检测零件的成本。

射线探伤

另一种用于检测内部缺陷的方法是射线照相检查。如果操作正确，射线照相检查是检测内部缺陷（如收缩和夹杂物）的最佳无损检测方法。

在这种方法中，铸件暴露在x射线管的辐射下。铸件吸收部分辐射，剩余部分辐射使射线照相胶片曝光。致密材料能够承受辐射穿透，因此薄膜在这些区域的暴露程度较低，使薄膜外观更轻。密度较低的材料允许更多的渗透，并与薄膜上较暗的区域相关。任何密度低于铸造合金的孔、裂纹或夹杂物都会显示为暗区。

如果操作正确，射线照相检查是检测内部缺陷（如收缩和夹杂物）的最佳无损检测方法，射线照片是铸件质量的永久记录，可供多名人员审查。铸件的厚度和密度将限制可能的检查范围，具体取决于辐射的能量水平。

射线照相检查也可以在没有胶片的情况下进行。相反，x射线图像是在视频屏幕上查看的。计算机轴向断层扫描（CAT扫描）也被用于开发3D计算机图像，以检查铸件的坚固性。

涡流检测

涡流检测法用于检测表面或表面附近的裂纹。带有交流电的带电线圈会使涡流在附近的任何金属中流动。涡流可能会对线圈产生反应，使其反应性和电阻发生实质性变化，这种反应用于精确定位小裂纹或缺陷。

涡流检测对于检测其他检测方法可能无法检测到的小缺陷或材料变化是准确的，铸件中的不连续性将在监测设备上立即得到响应。然而，正确解释结果需要大量的知识和经验，这将影响零件的额外成本。该测试仅适用于导电材料。

压力泄漏测试

当铸件被指定为压力密封或防漏时，通常会通过密封铸件上的开口并用空气、惰性气体或水加压来进行测试。

当使用水或静水压力时，水渗入铸件壁表明存在泄漏。如果使用空气或气体压力，则将加压铸件放入清水罐中。气泡的出现表明空气已经穿过铸件壁，存在泄漏。