Ультразвуковой контроль литья

Когда слышишь ?ультразвуковой контроль литья?, первое, что приходит в голову — это идеальные графики на экране дефектоскопа и стопроцентное выявление всех раковин. На деле же часто оказывается, что оператор видит не ?пористость?, а банальные следы от зачистки литников, которые УЗК упорно классифицирует как дефекты. Вот именно с такими казусами мы постоянно сталкиваемся на производстве стального литья для нефтехимической арматуры — там, где даже микроскопическая несплошность в теле отливки может привести к катастрофе.

Почему УЗК — это не просто ?прозвонка?

Многие технологи до сих пор считают, что ультразвуковой контроль — это что-то вроде быстрой проверки ?есть сигнал/нет сигнала?. На самом деле, для сложных конфигураций, например, корпусов задвижек из жаропрочной стали, приходится делать по 5-7 эхограмм с разных ракурсов. Особенно проблемными зонами всегда оказываются переходы толщин стенок — там, где литейные напряжения концентрируются.

Запомнил случай с отливкой ступицы для портового крана: визуально деталь идеальная, но при сканировании под углом 70° проявилась сетка микротрещин вдоль линии горячей спайки. Переделывали всю партию — и именно после этого ввели обязательный контроль с изменяемым углом ввода для ответственных узлов.

Кстати, о материалах: с высокохромистым чугуном вообще отдельная история. Его крупнозернистая структура дает такое рассеяние, что стандартные настройки дефектоскопа просто не работают. Приходится подбирать частоту в районе 1-2 МГц, хотя для углеродистой стали обычно хватает и 4 МГц.

Оборудование: что действительно работает в цеху

Сейчас многие гонятся за цифровыми дефектоскопами с цветными экранами, но в условиях литейного производства, где вездесущая пыль и вибрация, надежнее старые добрые ?УД2-70?. Да, они тяжелые, да, нужно вручную выставлять шкалы, зато ремонтопригодны до безобразия. Для контроля сварных швов на корпусах судовых насосов мы до сих пор используем именно их.

А вот с фазированными решетками (ФР) вышла незадача: купили дорогущую систему для контроля толстостенных отливок из легированной стали, а она оказалась избыточной для 95% нашей номенклатуры. Теперь используется только для ревизии ответственных деталей металлургического оборудования, где толщины превышают 200 мм.

Из практических находок — самодельные иммерсионные насадки из поликарбоната. Стандартные быстро царапаются от контакта с шероховатой поверхностью литья, а эти служат по полгода. Делаем их сами на фрезере — экономия на запчастях около 120 тыс рублей в год.

Типичные дефекты и как их не пропустить

Самое коварное в литье — это не явные раковины, а так называемые ?закрытые? дефекты: газовые поры в тепловых узлах, микротрещины перегрева, зоны с измененной структурой. Например, в ответственных деталях для дорожно-строительной техники часто встречается неоднородность плотности материала в местах приливов.

Характерный пример: крыльчатка насоса из нержавейки, которая прошла гидроиспытания, но через 200 часов работы дала течь именно по границе столбчатых кристаллов. При вскрытии обнаружили цепочку пор размером не более 0,3 мм — их не увидели при первом контроле, потому что сканировали только перпендикулярно оси отливки.

Сейчас для таких случаев разработали методику тандемного прозвучивания, особенно для деталей сложной геометрии. Кстати, на сайте ООО Чжэньцзян Синшэн Стальное Литье есть технические требования по контролю для каждой группы изделий — полезно ознакомиться перед заказом.

Калибровка и человеческий фактор

Никакой, даже самый совершенный ультразвуковой контроль литья не сработает, если оператор не понимает физики процесса. Как-то раз новый сотрудник ?откалибровал? дефектоскоп по эталону с искусственными дефектами, но не учел разницу в скорости звука для жаропрочной стали. В результате браковал абсолютно годные отливки фланцев для нефтехимии.

Теперь у нас введена обязательная практика еженедельных сверок на реальных образцах с известными дефектами. Кстати, эти образцы не покупаем — изготавливаем сами, специально создавая в технологических отливках различные несплошности: от газовой пористости до холодных неспаев.

Важный нюанс: при контроле крупногабаритных деталей для лесозаготовительной техники оператору приходится постоянно менять положение — усталость сказывается на качестве контроля. Поэтому ввели регламент — не более 2 часов непрерывной работы с последующим 15-минутным перерывом.

Взаимодействие с технологией литья

Ультразвуковой контроль — не конечная точка, а инструмент обратной связи для технологов. Когда в партии отливок корпусов задвижек стали регулярно появляться сигналы в зоне подпитки, анализ эхограмм показал недостаточную скорость затвердевания. Изменили температуру заливки — проблема исчезла.

Особенно показателен опыт с массивными отливками для металлургического оборудования: сначала УЗК фиксировал зоны с пониженной плотностью в тепловых узлах, затем термографический контроль подтвердил локальные перегревы, и в итоге скорректировали конструкцию литниковой системы.

Компания ООО Чжэньцзян Синшэн Стальное Литье специализируется на производстве металлических компонентов для портового хозяйства и нефтехимической промышленности — как раз там, где такой симбиоз методов контроля и производства дает максимальный эффект.

Что в итоге

Ультразвуковой контроль в литейном производстве — это не просто ?просветили и забыли?. Это постоянный диалог между оператором, технологией и материалом. Иногда кажется, что знаешь все возможные дефекты, а потом появляется отливка с аномалией, которая заставляет пересматривать методики.

Главное — не доверять слепо оборудованию и помнить, что даже самый современный дефектоскоп лишь инструмент. Решающее значение все равно имеет опыт и понимание того, как ведет себя металл в форме, какие напряжения возникают при кристаллизации, где могут скрываться дефекты.

Для тех, кто только начинает осваивать ультразвуковой контроль литья, советую сначала изучить технологический процесс на производстве — без этого любые показания прибора будут просто набором сигналов без контекста.