Выявление и исправление заваркой дефектов в отливках из алюминиево-кремниевых сплавов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 620.179.17

Г.Г. Крушенко, G.G. Krushenko, e-mail: genry@icm.krasn.ru

Институт вычислительного моделирования СО РАН, г. Красноярск, Россия

Institute Computational Modeling SB RAS, Krasnoyarsk, Russia

ВЫЯВЛЕНИЕ И ИСПРАВЛЕНИЕ ЗАВАРКОЙ ДЕФЕКТОВ В ОТЛИВКАХ ИЗ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ

DISCLOSURE AND REPAIR THE DEFECTS IN CASTINGS MADE OF ALUMINUM-SILICON ALLOYS BY WELDING

Описана технология выявления с помощью рентгенопросвечивания внутренних несплошностей в корпусных отливках турбонасосного механизма высокоэнергетического силового агрегата, отливаемых из алюми-ниево-кремниевого сплава, и технология исправления заваркой обнаруженных дефектов.

The technology of disclosure by the X-ray photography the internal imperfections in the case castings of turbopump mechanism of high energy force aggregate founded of aluminum-silicon alloy and also the technology of repair the revealed defects by the welding is described.

Ключевые слова: турбонасосный механизм, корпусные отливки, дефекты, заварка

Key words: turbo-pump mechanism, case castings, welding of defects

Качество литых деталей определяется не только соблюдением требуемого химического состава [1], но и в значительной степени наличием в них внутренних дефектов - включений различного рода, раковин газового и усадочного происхождения, трещин, пористости и др. Выявление и возможное исправление таких дефектов особенно важно при использовании литых деталей в составе изделий, работающих в сложнонагруженных условиях эксплуатации [2]. Одним из эффективных способов обнаружения таких дефектов является рентгенография [3]. Рентгеновским излучением можно просвечивать отливки с толщиной стенки в несколько десятков мм. Прошедшее через отливку излучение попадает на фотопленку, засвечивая ее. Если в отливке имеется дефект, то излучение меньше поглощается в этом месте, и, следовательно, сильнее засвечивает пленку, создавая на ней черное пятно, свидетельствующее о внутреннем дефекте.

В производственных условиях применяется следующая техника рентгенографии. После удаления литниково-питающей системы отливка поступает в рентгеновскую лабораторию и устанавливается с помощью специальных приспособлений в нужное положение внутри изолированного свинцовым листом бокса. Внутрь отливки помещается рентгеновская

303

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

пленка, предварительно вложенная в пакет из непрозрачной для света черной бумаги, причем его располагают так, чтобы он полностью прилегал к внутренней стенки детали, что осуществляется с применением разных методов фиксирования. Причем, для крупногабаритных корпусных отливок, работающих при высоких нагрузках, производится 100-%-ное просвечивание всех стенок и узлов.

Просвечивание производилось с помощью промышленного рентгеновского острофокусного аппарата РУП-200, который позволяет просвечивать отливки из алюминиевых сплавов до 300 мм. Режим просвечивания (длительность экспозиции и мощность излучения) подбираются в зависимости от вида сплава и толщины стенки отливки.

После просвечивания пленка проявляется и изучается на предмет наличия дефектов, фиксирующихся в виде темных пятен. Для уточнения места нахождения дефекта, на то место отливки, где он обнаружен в виде темного пятна, с помощью пластилина прикрепляется свинцовая «метка» (крестик), и это место повторно просвечивается. Ввиду того, что рентгеновские лучи не проходят сквозь свинец, метка фиксируется на пленке в виде белого крестика. Иногда приходится выполнять эту операцию несколько раз. После установления точных

координат и контуров дефекта металл в этом месте вырубается на нужную глубину до плотного металла, место вырубки зачищается и производится его заварка, затем деталь снова просвечивают, с целью гарантии устранения дефекта.

Количество и площади допускаемых таким способом исправлений строго ограничивается приемной документацией. А окончательная пригодность деталей с заваркой дефектов проверяется при испытаниях на герметичность.

Такая технология была применена, например, при работе с отливкой из доэвтектиче-ского сплава системы Al-Si. После установления с помощью рентгенографии мест нахождения дефектов, их контуры обводили цветным мелом, затем эти места вырубали пневмозуби-лом и зачищали пневмошарошками. Следует отметить, что подобные отливки представляют собой сложную разнотолщинную конструкцию с наличием тепловых узлов, и по этой причине не представляется возможным организовать направленную кристаллизацию металла, в связи с чем основным дефектом являются усадочные раковины и пористость.

Заварку вырубленных полостей производили без подогрева отливок с применением ручного аргонодугового способа плавящимися электродами, которые отливали из этого же сплава в холодные чугунные изложницы, с целью получения мелкокристаллической структуры, причем электроды имели овальную форму (большая ось - 10 мм, меньшая - 5 мм), что позволяло более точно формировать завариваемое место.

При заварке сквозных дефектов, а также дефектов, после удаления которых толщина стенки отливки не превышает 3 мм, применяют подкладки из материала отливки, а также песка с жидким стеклом. После заварки и удаления подкладок производят зачистку и под-варку отливки с обратной стороны. Заварка на одном и том же участке отливки допускается не более трех раз. При отработке технологии измерялась электропроводимость заваренных мест и литого материала отливки, с целью проверки адекватности химического состава наплавленного материла.

Затем отливки проходили весь цикл технологических операций как в литейном цехе (термическая обработка), так и в механических цехах, после чего проходили испытания на герметичность, результаты которых являлись окончательным контролем для пропуска детали на сборку.

Аналогичная технология применяется для выявления литейных дефектов в отливках корпуса коробки перемены передач автомобилей, производимых фирмой Nissan Casting Australia Pty Ltd. (NCAP) [4].

304

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

Библиографический список

1. Кашубский, А. Н. Идентификация марок сталей и сплавов инструментальными методами / А. Н. Кашубский, Г. Г. Крушенко // Технология машиностроения. - 2005. - № 9. -С. 15-17.

2. Пат. 2109611 Российская Федерация, МПК 6 B23K9/23, B23P6/04. Способ заварки дефектов в отливках из алюминиевых сплавов / Шевелкин В. И., Шуляковский О. Б., Булатов В. П.; заявитель и патентообладатель Шевелкин В. И. - № 97113993/02 ; заявл. 13.08.97 ; опубл. 27.04.98, Бюл. № 31.

3. Русаков, А. А. Рентгенография металлов / А. А. Русаков. - М. : Атомиздат,1977. -

480 с.

4. Effect of melt cleanliness on the formation of porosity defects in automotive aluminium

high pressure die castings / C. Tian [et al] // Journal of Materials Processing Technology. - 2002. -Vol. 122; Issue 1. - P. 82-93.