铸件质量检验方法

随着科学技术的快速发展，对铸件质量的要求越来越高，检验质量的方法和检验项目也越来越多。这里仅对常用的铸件质量检验方法进行简单介绍。

（1）外观检查（简称VT） 铸件的表面缺陷大多数在外观检查时就可发现，如粘砂、夹砂、表面气孔、冷隔、错型、偏芯、明显裂纹等。运用尖头锤子敲击铸件，根据铸件发声的清脆程度，判断铸件表皮以下是否有孔洞或裂纹。

铸件的形状和尺寸可以采用量具测量、划线、样板检查等方法确定是否合格。所用的工具通常有钢圈尺、平尺、高度尺、三角尺、划针和划规等，比较精确的测量和划线应在划线平台上进行。目前，国内外一些厂家采用三维划线仪进行检测，其检测结果更为准确。

对于一些对壁厚有严格要求的铸件，可用便携式超声波测厚仪进行测量，操作方便，数据准确。

铸件重量允差一般不作为验收依据。当重要的铸件要求将重量允差作为验收内容时，要在有关技术文件中进行说明。单件小批量生产的铸件的重量允差值为铸件重量的4%～7%。

1）铸件形状和尺寸的检测。铸件在铸造过程及随后的冷却、落砂、清理、热处理和放置过程中会发生变形，使其实际尺寸与铸件图样规定的公称尺寸不符合。为此，国家标准《铸件尺寸公差与机械加工余量》（GB／T 6414—1999）将毛坯铸件的尺寸公差分为16个等级，表示为CT1～CT16，并给出了不同生产方式及不同铸造工艺方法生产的各种铸造合金的毛坯铸件应能达到的公差等级。

铸件形状和尺寸的检测，就是检查毛坯铸件的实际尺寸是否在规定的毛坯铸件的尺寸公差范围内。铸件尺寸的检测方式主要有以下几种：

①检测铸件图和铸造工艺文件规定的全部尺寸。这种检测方式适用于检测试生产铸件的首件、成批量或大量生产铸件的随机抽样单件、单件或小批量生产的铸件。

②检测铸件图和铸造工艺文件规定的控制尺寸。这种检测方式适用于对流水线上大批量生产的铸件尺寸进行控制检测。所规定的控制尺寸，通常为精度要求高、易变形超差的尺寸，以及能代表铸件变形程度的尺寸。采用这种检测方式的前提是铸件生产工艺稳定，流水线设备运行正常。

③对需要进行机械加工铸件的划线检测。检测时应划出机械加工基准线，必要时应对偏差较大的尺寸进行调整。

④对机械加工过程中引起争议的尺寸进行分析性检测。该方式用于仲裁性检测，找出争议原因，提出解决措施。

⑤用专用的工具、夹具、量具检测全部铸件的主要尺寸。该方式适用于对流水线上大批量生产的重要铸件或复杂铸件的尺寸进行检测。其优点是检测速度快、效率高，并可与机械加工同时进行。

2）铸件表面和近表面缺陷的目视检验。用肉眼或借助于低倍放大镜，检查暴露在铸件表面的宏观缺陷，同时检查铸件的生产标记是否正确、齐全。检查时应判定铸件对于检查项目是否合格，区分合格品、返修品和废品。

目视检查可检查的缺陷有飞翅、毛刺、抬型、胀砂、粘砂、错型、偏芯等，以及暴露在铸件表面的夹杂物、气孔、缩孔和砂眼等。

检查前，铸件生产厂应事先制订或与用户商定检查项目的合格标准。目视检查分为工序检查和终端检查两种。工序检查一般在落砂或清理后进行；终端检查在清理或热处理后铸件入库或交货前进行。单件或小批量生产的铸件应检查全部铸件，成批量或大量生产的铸件可按批或周期抽样检查样本铸件。

3）铸件内腔质量的检验。铸件往往由于内腔尺寸不合格，或内腔表面的粘砂、非金属夹杂物、表面裂纹等缺陷而导致铸件报废，以致使整个机械系统失效，故应加强对铸件内腔质量的控制与检验。

铸件内腔质量检验的项目包括铸件的内腔形状和尺寸、铸造表面粗糙度、各种铸造表面缺陷、铸造内腔清洁度等。

铸件内腔质量检验的工具有工业内窥镜、工业电视、内径量具、测厚仪、深度尺等。在特殊情况下，还可采用射线探伤方法来检测铸件复杂内腔和细长管道的质量状况。

当发现内腔表面有粘砂、非金属夹杂物、渣气孔、砂眼等缺陷时，必须将这些缺陷消除，必要时可以采用电化学清砂法将这些缺陷腐蚀掉。铸件内腔表面有裂纹且无法修补时，应报废。对于在气密性试验时渗漏的铸件，可采用整体或局部浸渗处理法进行修补。

4）铸件浇道冒口残余量的检验。铸件浇道冒口残余量一般由供需双方商定，或参照相关的技术标准，原则上浇道、冒口残余部分应与铸件表面齐平。对铸件浇道冒口残余量检验不合格的铸件，应进行打磨或修补。

5）铸件重量偏差的检验。铸件重量与公称重量之间的正偏差或负偏差称为铸件重量偏差（公称重量是指根据铸件图计算，或根据供需双方认定合格的标准样品铸件的称重结果定出的铸件重量）。国家标准《铸件重量公差》（GB／T 11351—1989）规定，铸件重量公差的代号为“MT”，铸件重量公差分为16个等级，表示为MT1～MT16。

铸件重量偏差的检验和评定程序：

①铸件公称重量和被检铸件重量应采用经计量部门检验合格的同一精度等级的衡器测量。

②被检铸件在称重前应清理干净，浇道和冒口残留应达到技术文件规定的要求，有缺陷的铸件应在修补合格后称量。

③铸件重量检验结果为下列情况之一时，应判定铸件重量偏差合格：当铸件重量大于公称重量时，铸件重量不大于铸件重量公差的上偏差；当铸件重量小于公称重量时，铸件重量偏差小于铸件重量公差的下偏差。若结果为其他情况，则应判定铸件重量偏差不合格。

④有重量公差要求的铸件，应在铸件图或技术文件中按规定的标注方法注明铸件的公称重量和铸件的重量公差等级。

（2）无损检测（简称NDT）目前广泛使用的无损检测方法有磁粉探伤（简称MT）、着色和荧光探伤（简称PT）、射线探伤（简称RT）、超声波探伤（简称UT）等。无损检测能较为准确地查出铸件表面和皮下孔洞及裂纹缺陷。

1）磁粉探伤。磁粉探伤是一项应用较早的探伤技术，操作简单、迅速，灵敏度较高，但只能检验铁磁材料，并且要求被检验表面光滑。磁粉探伤能发现铸件近表面的微小缺陷，如微裂纹等，但不能发现铸件内部较深的缺陷，通常只能发现近表面3mm以内的表面层缺陷。

磁粉探伤原理如图6-56所示。将待验收的铸件放在电磁铁的正、负极间，使磁力线通过铸件，然后在铸件被测表面浇上磁粉悬浮油液。如果铸件表面存在缺陷，则在缺陷位置磁阻很大，一部分磁力线在缺陷位置穿出铸件表面，绕过缺陷再进入铸件而达到电磁铁的另一极。穿出铸件表面的磁力线就会将油液中悬浮着的磁粉吸住，形成与缺陷相似的图案，磁粉吸聚的位置就是缺陷所在位置。常用的磁粉有干磁粉、红磁粉和湿式荧光磁粉三种，其中湿式荧光磁粉具有较高的灵敏度。

2）着色探伤。着色探伤是一种表面检测方法，主要检测材料近表面肉眼无法识别的缺陷（如裂纹、气孔、夹渣等），也称为PT检测。将着色剂喷在材料的表面，着色剂渗入受损部位，放置一段时间后用清洗剂将表面的着色剂清洗掉，在已经清洗干净的表面喷上显影剂，损伤部位的着色剂渗入其中，从而显示缺陷位置，如图6-57所示。

图6-56 磁粉探伤原理(www.xing528.com)

1—磁力线 2—缺陷 3—铸件 4—磁极 5—电源

图6-57 着色探伤

a）向缺陷渗透 b）表面清洗 c）喷显影剂后的情况

1—着色渗透液 2—显影剂 3—着色液 4—铸件

3）射线探伤。射线探伤常用的有X射线探伤和γ射线探伤两种。这两种射线都是比可见光短的电磁波，能穿透金属等物质使底片感光，可使钨酸钙等物质放出荧光。射线穿透物体时与物体中的原子相互作用，射线因不断地被吸收和散射而逐渐衰减。物体密度越大，射线衰减越快，底片黑度越小。铸件中气孔和夹杂物的密度一般都比铸件金属密度小，射线经过缺陷后作用在底片上的能量较强，底片在缺陷位置的黑度也较大，因此可以从底片上显示出缺陷的图形。利用射线的这一特性就可以对铸件进行透视和拍照，由此来发现铸件内部存在的缺陷，如图6-58所示。

射线探伤的厚度与铸件的材质和射线的穿透力有关。对于钢材，X射线能探测的厚度一般在50mm以下，γ射线约在150mm以下。射线探伤只能发现铸件中与射线束方向平行且具有一定尺寸的缺陷，如气孔、缩孔、渣孔等，其对裂纹不敏感。

在用X射线和γ射线探伤时要特别注意安全防护。

4）超声波探伤。超声波是振动频率超过20kHz的声波，用于检查铸件缺陷的超声波探伤用的工作频率常在1MHz以上。超声波有一个很重要的特性，就是从一种介质传播到另一种介质时，在界面上会产生反射，特别是当超声波由金属传向空气或由空气传向金属时，差不多99%的超声波从界面上反射回去。利用超声波的这种特性可以发现铸件内部气孔、裂纹、夹渣、缩松等缺陷。超声波探测铸钢件壁厚可超过10000mm，是现有探伤方法中探测厚度最大的一种。

图6-58 射线探伤原理

1—射线光管 2—光栅 3—铸件 4—缺陷 5—铅板 6—感光底片 7—底片上黑度的变化情况

在超声波探伤时为使探头发射的超声波能大部分进入铸件内部，在铸件探测面上涂一层机械油（或甘油、糨糊等）耦合剂，探头按一定线路缓慢移动，同时注视探伤示波器显示屏上的图形，根据图形波形确定缺陷的深度和大小，如图6-59所示。图6-59a所示图形表示铸件无缺陷，图形上只有铸件探测面上反射形成的T波和底面上反射形成的B波。图6-59b所示图形表示探伤位置出现小缺陷，图形除了T波和B波外，还出现了因缺陷反射而形成的F波。F波的出现降低了B波。根据F波在T波和B波之间的位置，可以看出缺陷所在位置（即缺陷深度）。图6-59c所示图形表示探伤位置缺陷较大，F波较高，B波相应降低较多。

图6-59 超声波探伤示意图

a）无缺陷 b）有小缺陷 c）有大缺陷

1—探头 2—铸件 3—波形图

超声波探伤的波形图不能直接说明是哪种缺陷，只能根据缺陷的位置和大小以及铸件材料性质，结合生产经验判断它属于哪一种缺陷，或进一步用射线探伤研究缺陷详情。超声波探伤灵敏度高，设备小巧，运用灵活，适用范围广泛，但是超声波对所检查铸件的表面质量要求较高，通常要求将非加工面打磨光洁。超声波探伤有三种常用方式，即单晶直探头、双晶直探头和双晶斜探头。其中，双晶斜探头对表面质量要求最高。

（3）化学成分检验 化学成分检验的目的是测定铸件材质的化学成分是否符合技术要求。化学成分的检验方式和方法有下列两种：

1）炉前控制性检验。炉前控制性检验的目的是掌握和及时调整熔炼金属液的成分，保证浇出的铸件化学成分符合技术要求。炉前检验以预防为主，采取积极控制的措施。炉前检验的方法有三角试片检验法、火花鉴定法、快速热分析仪或计算机快速分析仪的快速测定法等。

2）铸件化学成分检验。铸件化学成分检验是指对浇注后的铸件进行化学成分检验，看其是否符合技术要求。这是一种消极的把关检验方法。铸件化学成分检验方法为：从同炉单独浇注的一组试块中，或从铸件上附铸的试块中，取样进行各种元素含量分析。若有特殊要求，则可直接从铸件本体上取样进行化验，对照相应的技术标准判定铸件的化学成分是否合格。

（4）金相组织检验 金相组织对铸件的性能有很大影响。同一化学成分的铸件，因冷却速度或热处理方法不同，会出现不同的金相组织，从而具有不同的性能。金相组织（如晶粒度、球化率等）检验是指将试块制成试样，对表面进行研磨和抛光，在腐蚀或不腐蚀的条件下，放在金相显微镜下观察，必要时可拍成照片进行分析研究。对于更微观的金相组织，可用电子显微镜或电子探针等进行检验。

（5）渗漏检验 渗漏检验是检验铸件致密性的一种方法。输气管道、高压阀、汽轮机气缸等铸件一般都要进行渗漏检验。

渗漏检验的方法是：把具有一定压力的水、油或空气压入密闭的铸件内腔，如果铸件有穿透性裂纹、孔洞或缩松缺陷，则水、煤油或空气在压力作用下会从铸件缺陷部位渗漏出来，从而判定铸件缺陷的存在及其位置。渗漏检验的压力通常要超过铸件工作压力的30%～50%。这种检验也是一种强度考核。

用水或油进行渗漏检验称为液压试验。由于液体的压力容易升高，试验比较安全，发现缺陷比较直观，因此液压试验应用广泛。用空气进行渗漏检验称为气压试验。气压试验时渗漏出的气体不易被发现，因此，可将小铸件放在水中进行试验，大铸件可在容易产生缺陷的地方或可能有缺陷处涂上肥皂水，当有气体渗漏时就会有肥皂泡冒起。

对于不准渗漏而无压力要求的不易密封铸件，可以用煤油检验铸件的致密性。煤油粘度小，渗透性好，为了更容易显示渗漏的部位，可在铸件被检查部位的背面涂上干白粉来提高显示效果。

（6）力学性能检验 力学性能检验是指检验铸件的强度、硬度、塑性、韧性等性能是否达到技术要求，通常用标准试样进行力学性能试验。对于一些重要的铸件，采用附铸试块，将其加工到标准试样规定尺寸（称为试样），然后放在专门力学拉伸试验设备上测定。通常进行室温力学拉伸试验和冲击试验，有时进行高温（500℃以上）力学拉伸试验和应力持久试验等，检测铸件在室温或高温下的屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、抗冲击性能和在一定应力作用下的破断发生时间。

铸件的硬度对耐磨性及可加工性的影响较大。硬度可以间接反映铸件的其他一些性能，因此，硬度常作为一项技术要求进行检验。由于铸件尺寸通常较大，因此常用图6-60所示的便携式硬度计来测定硬度。该硬度计可直接读数并打印，操作方便。

图6-60 便携式硬度计