Литье металлов, металлографические испытания металлов, штамповка деталей

Сегодня металлические материалы широко используются в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, машиностроении и многих других областях. Стабильность качества и эксплуатационных характеристик продукции имеет решающее значение. Металлографические испытания, как метод глубокого изучения и анализа микроструктуры металлических материалов, подобны точному скальпелю, обеспечивая основу для контроля качества металлических материалов. 

Что такое металлографические испытания?

Металлографические испытания – это технология, использующая оптические или электронные микроскопы для наблюдения, анализа и изучения микроструктуры металлических материалов. Микроструктура металлических материалов, включая размер, форму, распределение и фазовый состав зерен, напрямую влияет на механические, физические и химические свойства материала. Металлографические испытания позволяют получить важную информацию, такую как состав материала, содержание примесей, неметаллических включений, пор, трещин, деформаций и износа, что обеспечивает надежную научную основу для оптимизации технологических процессов и контроля качества. 

Введение в оборудование для металлографических испытаний

Для проведения металлографических испытаний требуется ряд профессионального оборудования. Во-первых, это машина для резки металлического образца, которая разрезает металлические материалы на мелкие кусочки, пригодные для последующей обработки и исследования. В процессе резки необходимо обеспечить плоскостность и точность образца, чтобы избежать ненужного повреждения микроструктуры. Далее следует машина для шлифования и полирования металлического образца, которая используется для шлифования и полирования вырезанных образцов, удаления следов резки и придания поверхности образца зеркального эффекта, что позволяет четко наблюдать микроструктуру под микроскопом. 

Оптический микроскоп – одно из наиболее распространённых устройств для металлографической дефектоскопии. Он использует видимый свет в качестве источника света и комбинацию объектива и окуляра для увеличения изображения микроструктуры образца. Современные оптические микроскопы оснащены камерами высокого разрешения и программным обеспечением для анализа изображений, которое позволяет оцифровывать и анализировать полученные изображения, например, измерять размер зерен и количество включений. Для более точного обнаружения электронные микроскопы могут играть более важную роль. Например, сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) позволяют получать изображения с более высоким разрешением, а просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) позволяют даже наблюдать микроструктуры на атомном уровне. 

Важность металлографического обнаружения

Металлографические исследования играют незаменимую роль в производстве, обработке и использовании металлических материалов. На этапе исследования и разработки материалов металлографические испытания могут быть использованы для понимания эволюции микроструктуры материалов при различных составах и условиях обработки, а также для разработки новых материалов. В процессе производства металлографические испытания являются ключевым звеном контроля качества. Например, ковка и литье изделий представляют собой сложные процессы контроля качества. Металлографические испытания позволяют оперативно выявлять дефекты и проблемы в материале, такие как перегрев и пережог при ковке, поры и усадка при литье и т. д., предотвращая попадание некачественной продукции в следующий этап производства или на рынок. 

В процессе эксплуатации изделия металлографические испытания также могут использоваться для анализа отказов. При отказе или повреждении изделия причину отказа можно определить, проанализировав микроструктуру вышедшей из строя детали, что позволит усовершенствовать конструкцию и производственные процессы. Например, коленчатый вал одного автомобильного двигателя внезапно сломался во время эксплуатации. Металлографические испытания выявили наличие большого количества неметаллических включений в материале коленчатого вала. Эти включения снижают прочность и вязкость материала и в конечном итоге приводят к разрушению коленчатого вала. 

Процесс металлографического испытания

Процесс металлографических испытаний обычно включает три основных этапа: подготовку образцов, микроскопическое наблюдение и анализ результатов.

Подготовка образцов является основой металлографического исследования, и ее качество напрямую влияет на последующие результаты наблюдения и анализа. Сначала отбирают представительные части из испытуемого металлического материала для резки, а вырезанные образцы следует инкрустировать для удобства захвата и шлифования. Материал инкрустации обычно использует термореактивную или термопластичную смолу, чтобы обернуть образец в нее, придав ему правильную форму. Затем используют наждачную бумагу с разным размером частиц, чтобы последовательно полировать образец, удаляя царапины, вызванные резкой и инкрустацией. После шлифования используют полировальную ткань и полировальную пасту, чтобы отполировать образец до зеркального эффекта. Наконец, отполированный образец травят, и травитель будет химически реагировать с различными тканями на поверхности образца, чтобы проявить микроструктуру. 

Микроскопическое наблюдение заключается в наблюдении за подготовленным образцом под микроскопом. Выберите подходящий микроскоп и увеличение в соответствии с требованиями к обнаружению, отрегулируйте фокусное расстояние и источник света, чтобы получить четкое изображение микроструктуры. В процессе наблюдения обратите внимание на регистрацию характеристик микроструктуры различных участков, таких как морфология зерен, распределение фаз и т. д. 

Анализ результатов предназначен для оценки эксплуатационных характеристик и качества материала на основе полученного изображения микроструктуры в сочетании с соответствующими стандартами и спецификациями. Например, измерение размера зерна позволяет определить, соответствует ли материал заданному классу зернистости; количество и тип неметаллических включений подсчитываются для оценки уровня качества материала. 

Результаты металлографических испытаний

Результаты металлографических испытаний обычно представляются в виде изображений, данных и отчётов. Изображение наглядно демонстрирует микроструктуру металлического материала, а данные содержат конкретную количественную информацию, такую как размер зерна, содержание включений и т. д. В отчёте об испытаниях подробно анализируются и оцениваются результаты испытаний, указываются выявленные проблемы и предложения по улучшению материала. 

Например, при металлографическом исследовании партии кованых изделий в отчёте об испытаниях указывается, что зерно некоторых образцов крупное, превышающее верхний предел допустимого размера. Это может быть вызвано слишком высокой температурой нагрева или слишком длительной выдержкой при ковке. По результатам испытаний завод может скорректировать параметры процесса ковки, снизить температуру нагрева и сократить время выдержки для улучшения микроструктуры материала и повышения качества продукции. 

В процессе производства металлических материалов, будь то кованые или литых изделия, металлографические испытания являются неотъемлемой частью контроля качества. Компания Sinostar MACHG, благодаря своим профессиональным технологиям и богатому опыту, может предоставить клиентам эффективные и точные услуги металлографических испытаний. Однократное испытание может обеспечить надежную поддержку контроля качества металлических материалов и помочь предприятиям оставаться непобедимыми в условиях жесткой рыночной конкуренции.