3. Фізичні методи контролю якості виливок

3.1. Магнітна дефектоскопія

Температури фазових перетворень можна визначити і за допомогою інших методів дослідження фізичних властивостей (наприклад, електричних, магнітних).

Магнітна дефектоскопія є одним з методів контролю, що не руйнують, деталей з феромагнітних матеріалів. Феромагнітні матеріали легко намагнічуються в постійному магнітному полі. До феромагнітних металів відносяться залізо, нікель, кобальт і сплави на їхній основі, у тому числі більшість сталей і чавунів. Метод дозволяє виявляти різного роду несуцільності в матеріалі дрібні тріщини, раковини, плівки, й ін. Для виявлення дефектів застосовують спеціальні прилади — магнітні дефектоскопи. Виявляють дефекти за допомогою магнітних порошків чи магнітних суспензій. Магнітний порошок наготовлюють із заліза, феромагнітного магнетиту (Fe₃O₄) чи окису заліза (Fe₂O₃). Суспензію наготовлюють з феромагнітного порошку, змішаного з олією, чи гасом, чи іншою рідиною.

У магнітному дефектоскопі досліджувану деталь намагнічують. У місцях залягання дефекту магнітний потік виходить на поверхню дефекту, створюється магнітне поле розсіювання, що утворить по його краях магнітні полюси (мал. 2.14.). При наявності на поверхні магнітного порошку місцева полюсність викликає інтенсивне осадження порошку по контурі дефекту.

Н амагнічування може бути як поперечним так і подовжнім. Поперечне намагнічування характеризується поперечним (кільцевим) напрямком, що намагнічує полюси в деталі і застосовується для виявлення подовжніх і косолежащих дефектів. При поперечному намагнічуванні струм пропускається через деталь. Подовжнє намагнічування характерне тим, що магнітне поле спрямоване уздовж осі деталі (мал. 2.15, а). Це дозволяє виявляти поперечні дефекти.

Після намагнічування контрольовану деталь покривають магнітним порошком (сухий метод) чи магнітною суспензією (мокрий метод). Частки порошку, потрапляючи в зону магнітного полюсу розсіювання, під дією магнітних сил притягаються до границь дефекту й осідають на них. У результаті раніше невидимий дефект стає добре помітним, тому що частки порошку обрисовують його контури.

Для виявлення внутрішніх дефектів, що можуть бути виявлені в тому випадку, якщо вони досить великі і залягають на глибині не більш 6 мм від поверхні, покриття деталі чи порошком суспензією необхідно проводити одночасно з намагнічуванням. По закінченні контролю деталі розмагнічують.

Для здійснення магнітного контролю використовують магнітні дефектоскопи, наприклад, ПМД-70 (переносної магнітний дефектоскоп), МД-50П (пересувний магнітний дефектоскоп для великогабаритних деталей), УМДЭ-2500 (універсальний магнітний дефектоскоп для контролю деталей довжиною до 900 мм і діаметром до 370 мм) і ін., а також додаткове оснащення і матеріали (магнітні порошки, пасти, водяну емульсію).

3.2. Люмінесцентний метод

Люмінесценцією називається холодне, тобто без нагрівання до високої температури, світіння речовини, викликуване різними причинами: висвітленням речовини, проходженням у ньому електричного струму (у газах і парах), хімічними процесами.

Явище люмінесценції спостерігається в природі (наприклад, північне сяйво, світіння деяких комах і т. п) і в техніці (наприклад, світіння телевізійних екранів, газів, що наповняють газосвітлові трубки й ін.).

Якщо речовина світиться при висвітленні його світлом і припиняє світитися після припинення висвітлення, то таке явище світіння називається флюоресценцією. При цьому звичайно колір променів, що викликають світіння, відрізняється від кольору променів, що випускаються речовиною. Так, гас при висвітленні його сонячними променями випускає слабке блакитнувате світло.

На властивості деяких органічних сполук флюоресцирувати, тобто світитися під дією ультрафіолетових променів, і засноване виявлення дефектів при люмінесцентному контролі.

Л юмінесцентний метод дозволяє виявляти тільки відкриті поверхневі дефекти (наприклад, дрібні тріщини). У порівнянні з магнітним методом, за допомогою якого можна контролювати тільки феромагнітні матеріали, люмінесцентний метод застосуємо для контролю будь-яких матеріалів як металевих (магнітних і немагнітних), так і неметалічних (наприклад, пластмас). Контроль люмінесцентним методом здійснюють у такий спосіб.

Поверхня деталі ретельно очищають від забруднень, після чого деталь занурюють у ванну, що містить флюоресцуючий розчин (суміш трансформаторної олії, гасу і спеціального зеленозолотистого порошку) і витримують у ньому 10—15 хв. Розчин не тільки змочує поверхню, але і проникає в мікроскопічні тріщинки. Потім деталь промивають, змиваючи розчин з поверхні, висушують поверхню на повітрі і для більш яскравого виявлення дефектів посипають порошком з високою поглинальною здатністю (дрібно мелена окис магнію в суміші з вуглекислим магнієм ).

Порошок усмоктує розчин з порожнин дефектів, змочується їм і прилипає до поверхні. Надлишки порошку видаляють обдуванням повітрям. Прилиплий порошок обрисовує контури дефектів. Поверхня деталі опромінюють у темряві ультрафіолетовими променями за допомогою спеціальних апаратів. Світло від джерела ультрафіолетових променів 2 (мал. 2.16) проходить через фільтр 3, що пропускає ультрафіолетові промені і затримує промені видимого світла. Під дією ультрафіолетових променів флюоресцируючий розчин світиться зеленуватим світлом і, таким чином, обрисовує контури дефектів.

Для проведення контролю зазначеним методом використовують люмінесцентні дефектоскопи, наприклад, КД-20Л, ЛД-4, ЛДА-3 і ін. Великий дефектоскоп ЛДА-3 складається з окремих блоків для просочення, промивання, сушіння, нанесення сорбенту (речовини з високою поглинальною здатністю), огляду в ультрафіолетовому світлі. Дефектоскопи такого типу призначені для роботи в стаціонарних умовах. Для роботи в нестаціонарних умовах застосовують переносні люмінесцентні дефектоскопи: КД-31, КД-32 і ін.

Кольоровий метод (метод фарб). Цей метод застосовується для виявлення дрібних дефектів і здійснюється за допомогою індикаторних рідин. Індикаторну рідину наносять на добре очищену від бруду і жирових забруднень поверхня контрольованої деталі. Після просочення цю рідину видаляють з поверхні і потім наносять білу фарбу, що виявляє, що витягає індикаторну рідину з порожнин дефектів. При цьому індикаторна рідина трохи розпливається над дефектною ділянкою і завдяки її колірному тону можна знайти дефект неозброєним оком. Для колірного методу застосовують різні індикаторні рідини (наприклад, 80 % гасу, 20 % скипидару з додаванням фарби «Судан IV») з розрахунку 15 м² на 1 л рідині і 0,6 л води (червоне покриття). Як проявляючу фарбу використовують речовину складу: 0,4 л спирти, 300 м мела на 1 л рідині (біле покриття).