鑄造行業(yè)生產(chǎn)的零部件種類繁多，各種材料中的缺陷和熱加工工藝中出現(xiàn)的缺陷。都會對零部件使用造成隱患。鑄件是各種機械設備及鍋爐壓力容器的重要毛坯件。所以他的檢測是十分重要的

　　鑄件中常見的主要缺陷有：

　　1.氣孔

　　這是金屬凝固過程中未能逸出的氣體留在金屬內(nèi)部形成的小空洞，其內(nèi)壁光滑，內(nèi)含氣體，對超聲波具有較高的反射率，但是又因為其基本上呈球狀或橢球狀，亦即為點狀缺陷，影響其反射波幅。鋼錠中的氣孔經(jīng)過鍛造或軋制后被壓扁成面積型缺陷而有利于被超聲檢測所發(fā)現(xiàn)，如圖5.2所示。

　　2.縮孔與疏松

　　鑄件或鋼錠冷卻凝固時，體積要收縮，在最后凝固的部分因為得不到液態(tài)金屬的補充而會形成空洞狀的缺陷。大而集中的空洞稱為縮孔，細小而分散的空隙則稱為疏松，它們一般位于鋼錠或鑄件中心最后凝固的部分，其內(nèi)壁粗糙，周圍多伴有許多雜質(zhì)和細小的氣孔。由于熱脹冷縮的規(guī)律，縮孔是必然存在的，只是隨加工工藝處理方法不同而有不同的形態(tài)、尺寸和位置，當其延伸到鑄件或鋼錠本體時就成為缺陷。鋼錠在開坯鍛造時如果沒有把縮孔切除干凈而帶入鍛件中就成為殘余縮孔(縮孔殘余、殘余縮管)

　　3.夾渣

　　熔煉過程中的熔渣或熔爐爐體上的耐火材料剝落進入液態(tài)金屬中，在澆注時被卷入鑄件或鋼錠本體內(nèi)，就形成了夾渣缺陷。夾渣通常不會單一存在，往往呈密集狀態(tài)或在不同深度上分散存在，它類似體積型缺陷然而又往往有一定線度。

　　4.夾雜

　　熔煉過程中的反應生成物(如氧化物、硫化物等)-非金屬夾雜，如圖5.1和5.6，或金屬成分中某些成分的添加料未完全熔化而殘留下來形成金屬夾雜，如高密度、高熔點成分-鎢、鉬等，

　　5.偏析

　　鑄件或鋼錠中的偏析主要指冶煉過程中或金屬的熔化過程中因為成分分布不均而形成的成分偏析，有偏析存在的區(qū)域其力學性能有別于整個金屬基體的力學性能，差異超出允許標準范圍就成為缺陷，如圖5.23和5.24、5.27所示。

　　6.鑄造裂紋

　　鑄件中的裂紋主要是由于金屬冷卻凝固時的收縮應力超過了材料的極限強度而引起的，它與鑄件的形狀設計和鑄造工藝有關(guān)，也與金屬材料中一些雜質(zhì)含量較高而引起的開裂敏感性有關(guān)(例如硫含量高時有熱脆性，磷含量高時有冷脆性等)。在鋼錠中也會產(chǎn)生軸心晶間裂紋，在后續(xù)的開坯鍛造中如果不能鍛合，將留在鍛件中成為鍛件的內(nèi)部裂紋。

　　7.冷隔

　　這是鑄件中特有的一種分層性缺陷，主要與鑄件的澆鑄工藝設計有關(guān)，它是在澆注液態(tài)金屬時，由于飛濺、翻浪、澆注中斷，或者來自不同方向的兩股(或多股)金屬流相遇等原因，因為液態(tài)金屬表面冷卻形成的半固態(tài)薄膜留在鑄件本體內(nèi)而形成一種隔膜狀的面積型缺陷。

　　8.翻皮

　　這是煉鋼時從鋼包向錠模澆注鋼錠時，因為澆注中斷、停頓等原因，先澆入的液態(tài)金屬表面在空氣中迅速冷卻形成氧化膜，在繼續(xù)澆注時新澆入的液態(tài)金屬將其沖破翻入鋼錠體內(nèi)而形成的一種分層性(面積型)缺陷，它在后續(xù)的鋼錠開坯鍛造中是無法鍛合消除的。

　　9.各向異性

　　鑄件或鋼錠冷卻凝固時，從表面到中心的冷卻速度是不同的，因而會形成不同的結(jié)晶組織，表現(xiàn)為力學性能的各向異性，也導致了聲學性能的各向異性，亦即從中心到表面有不同的聲速與聲衰減。這種各向異性的存在，對鑄件超聲檢測時評定缺陷的大小與位置會產(chǎn)生不良影響。圖5.31示出的是3Cr3Mo3VNb電弧爐冶煉的630Kg鋼錠的縱向低倍照片和鋼錠結(jié)晶情況示意圖。

　　綜上所述，鑄件中的缺陷多為體積型(裂紋、翻皮、冷隔除外)，缺陷的取向規(guī)律不夠明顯，但主要與冷縮應力方向有關(guān)。此外，由于鑄件的晶粒一般都比較粗大，有各向異性存在，因此給超聲檢測帶來不少的困難，必須結(jié)合鑄造工藝和具體的鑄造材料、鑄件形狀以及表面狀態(tài)等多種因素綜合考慮。

　　鑄件超聲波探傷

　　由于鑄件晶粒粗大、透聲性差，信噪比低，所以探傷困難大，它是利用具有高頻聲能的聲束在鑄件內(nèi)部的傳播中,碰到內(nèi)部表面或缺陷時產(chǎn)生反射而發(fā)現(xiàn)缺陷。反射聲能的大小是內(nèi)表面或缺陷的指向性和性質(zhì)以及這種反射體的聲阻抗的函數(shù),因此可以應用各種缺陷或內(nèi)表面反射的聲能來檢測缺陷的存在位置、壁厚或者表面下缺陷的深度。超聲檢測作為一種應用比較廣泛的無損檢測手段,其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在:檢測靈敏度高,可以探測細小的裂紋;具有大的穿透能力,可以探測厚截面鑄件。其主要局限性在于:對于輪廓尺寸復雜和指向性不好的斷開性缺陷的反射波形解釋困難;對于不合意的內(nèi)部結(jié)構(gòu),例如晶粒大小、組織結(jié)構(gòu)、多孔性、夾雜含量或細小的分散析出物等,同樣妨礙波形解釋;另外,檢測時需要參考標準試塊。

　　鑄件超聲波探傷方法概述

　　按探傷時間分類，鑄件探傷可分為原材料探傷和制造過程中的探傷，產(chǎn)品檢驗及在役檢驗。

　　原材料探傷和制造過程中探傷的目的是及早發(fā)現(xiàn)缺陷，以便及時采取措施避免缺陷發(fā)展擴大造成報廢。產(chǎn)品檢驗的目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量。在役檢驗的目的是監(jiān)督運行后可能產(chǎn)生或發(fā)展的缺陷，主要是疲勞裂紋。

　　1.軸類鑄件的探傷

　　軸類鍛件的鍛造工藝主要是以拔長為主，因而大部分缺陷的取向與軸線平行，此類缺陷的探測以縱波直探頭從徑向探測效果最佳?？紤]到缺陷會有其它的分布及取向，因此軸類鍛件探傷，還應輔以直探頭軸向探測和斜探頭周向探測及軸向探測。

　　2.餅類、碗類鑄件的探傷

　　餅類和碗類鍛件的鍛造工藝主要以鐓粗為主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探頭在端面探測是檢出缺陷的最佳方法。

　　3.筒類鍛件的探傷

　　筒類鍛件的鍛造工藝是先鐓粗，后沖孔，再滾壓。因此，缺陷的取向比軸類鍛件和餅類鍛件中的缺陷的取向復雜。但由于鑄錠中質(zhì)量最差的中心部分已被沖孔時去除，因而筒類鍛件的質(zhì)量一般較好。其缺陷的主要取向仍與筒體外圓表面平行，所以筒類鍛件的探傷仍以直探頭外圓面探測為主，但對于壁較厚的筒類鍛件，須加用斜探頭探測。

　鑄件超聲波探測條件的選擇

　　.探頭的選擇

　　鑄件件超聲波探傷時，主要使用縱波直探頭，晶片尺寸為Φ14～Φ28mm，常用Φ20mm。對于較小的鑄件，考慮近場區(qū)和耦合損耗原因，一般采用小晶片探頭。有時為了探測與探測面成一定傾角的缺陷，也可采用一定K值的斜探頭進行探測。對于近距離缺陷，由于直探頭的盲區(qū)和近場區(qū)的影響，常采用雙晶直探頭探測。

　　鑄件的晶粒一般比較粗，因此可選用較低的探傷頻率，一般為1.0～2.5MHz

　　鑄件超聲波探測儀的原理：

　　超聲波測試的基本方法是基于超聲波的頻率要高于20kHz。對于不同頻率和波形，從材料返回的波形是不同的。當超聲波進入材料后，將在材料中產(chǎn)生機

　　械振動，超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響的程度和狀況的探測來了解

　　材料性能和結(jié)構(gòu)的變化。

　　檢測過程是通過使用一種壓電晶片向材料里面發(fā)射超聲波進行的，這種壓電晶片被稱為探頭或傳感器。使用線聚焦水浸探頭，是基于脈沖反射的原理。脈沖反射方式是超聲波進入材料中，當遇到缺陷或界面時，聲波將被反射回探頭，通過觀察波形中反射回的能量多少可知道缺陷的大小，大的缺陷比小的缺陷返回的能量多。測試過程是通過橫波波形來完成的，可檢測出裂紋、外折等缺陷。

　　為了使超聲波進入材料和從材料中反射，探頭必須與被測材料盡量靠近，并且在探頭和被測材料之間要有介質(zhì)。在鋼材的超聲波探傷中，多用水作耦合劑。檢測期間，所有探頭處在離鋼材表面同一水平面，聲音耦合由水來完成。

　　耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的高頻超聲能量傳遞的。耦合劑用于排除探頭和被測物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達到檢測目的。要

　　根據(jù)使用情況選擇合適種類的耦合劑。當使用在光滑材料表面時，可以使用低黏度的耦合劑;當使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時，應使用黏度高的耦合劑。高溫工件應選用高溫耦合劑。并且，校準和測量時應選擇同一種耦合劑。耦合劑應適量使用，涂抹均勻，一般應將耦合劑涂在被測材料的表面，但當測量溫度較高時，耦合劑應涂在探頭上。