国内外铝合金压铸件相关规范中射线检测规定的对比

国内外铝合金压铸件相关规范中射线检测规定的对比
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摘要:铝合金压铸件是压铸铝合金在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔,并在压力下成形和凝固而获得的铸件。压铸铝合金在压铸过程中容易产生气孔、冷隔、缩孔、外来物等缺陷。射线检测技术是检测铝合金压铸件质量的常用手段。本文对涉及铝合金压铸件射线检测的国内外铸造规范准进行了概述和解读,旨在更好的为使用者选择射线技术检测压铸件提供规范依据。
关键词:铝合金,压铸件,射线检测,规范
1 引言
压铸即压力铸造,是铸造铝合金最主要的铸造成形工艺,通常是高压(20~120Mpa)作用下,使液态或半液态金属以较高的速度(20~100m/s)充填压铸模型腔,并在压力下成形和凝固而获得铸件方法[1],具有高效、批量、精密、薄壁、成形形状复杂等优点[2]。高压和高速是压铸成形过程中的两大特点,这也是压铸区别于其他铸造方法的根本区别。铝合金压铸
件即是压铸铝合金经压铸形成的铸件,因其具有低密度、轻量化、铸造成形和加工性能优良等优点的同时,具有高比强度、高耐腐蚀性和良好的导电导热性能,而广泛的应用于汽车、船舶、通讯电子、精密仪器、航空航天等领域。
但由于铝合金金属液以高压高速充填压铸模型腔,容易产生卷气或气体较难排除,并且由于壁厚不均和自身物理属性,铝合金压铸件容易引起气孔、针孔、缩孔、疏松等孔洞类缺陷,以及欠铸、偏芯、裂纹、冷隔、夹杂物等缺陷。射线检测技术是评判其质量普遍采用的无损检测手段。国内外铝合金压铸件相关规范中对其质量也规定了使用射线检测(或无损检测)的方法进行检验。针对铝合金压铸件射线检测,本文对铝合金压铸件国内外铸造规范点进行概述和解读。旨在更好的控制压铸质量,为使用选择射线技术检测压铸件提供规范依据。
2 标准体系
目前关于铝合金压铸件规范,国际上的标准体系有ISO(国际标准化组织)标准、EN(欧盟)标准、ASTM(美国材料与试验协会)标准、JIS(日本工业标准)标准。ASTM标准自成体系,EN标准和ISO标准相关度较高,JIS标准通用性不强。国内标准体系有国家标准
(GB)、行业标准,行业标准包括中国机械行业标准(JB)、航空行业标准(HB)、航天行业标准(QJ)。而国内标准大多参考国外相关标准进行制定。
3 铝合金压铸件规范
ASTM标准、EN标准、ISO标准、JIS标准,中国的GB标准、HB标准、QJ标准体系中均有铝合金压铸件相关规范。
ASTM标准自成体系,最具普遍使用价值,对铝合金铸件规范按不同的铸造工艺,将规范分为铝合金离心铸件、砂型铸件、熔模铸件、永久模铸件、压铸件等规范。ASTM B85 / B85M - 18e1即是《铝合金压铸件标准规范》,规范对内部质量要求应符合生产商或供应商与买方商定的标准或要求,缺陷的数量和程度不应超过买方指定的数量和程度。而且内部质量验收标准或要求可参照铝、镁合金压铸件射线检测验收标准,即ASTM E505《铝和镁压铸件检验的标准参考射线底片》。而对于压铸件的射线检测标准还可依据ASTM E94《用工业射线胶片进行射线照相检查的标准指南》和ASTM E1030《金属铸件射线照相检验的标准试验方法》。但ASTM B85 / B85M - 18e1规范适用于一般用途的铝合金压铸件,它可能无法满足高负载或安全关键应用程序所需的机械性能、完整性测试和验证。而此标
准的2014版则规定不适用于航空航天应用中的铝合金压铸件。
EN标准和ISO标准相关度较高[4],但EN 1706-2013和ISO 3522-2007《铝和铝合金铸件化学成分和机械性能》只说明了铸造铝合金化学成分和这些合金铸造试验棒的机械性能限值规定。DIN EN 1559-4:1999《铸造——交货技术条件 第四部分:铝合金铸件的补充要求》,规定无损检测使用射线技术应根据EN 12681《铸造:射线检测》,此标准的2017版第1部分为射线胶片技术,第2部分为数字射线技术。虽然欧洲铝合金铸造规范中并明确提及压铸相关规范,但EN 12681-2017第1部分中质量分级明确规定压铸件射线检测质量分级遵循ASTM E505《铝和镁压铸件检验的标准参考射线底片》。
JIS H5302-2006《铝合金压铸件》在质量方面要求较为笼统,虽然规定了外观质量应平滑,不得有有害的裂纹、铸件气孔等缺陷,但未提及内部质量的射线检验。
中国国家标准GB/T 1173-2013《铸造铝合金》适用于铝合金铸件(不含压铸件)用的铸造铝合金,而GB/T9438-2013《铝合金铸件》适用于采用砂型和特种铸造(不含压铸)生产的铝合金铸件。GB/T 15115-2009《压铸铝合金》主要规定了压铸铝合金化学成分的检验要求和限值,以及合金牌号、代号、非机械性能、特性、特点及应用。GB/T 15114-2009
《铝合金压铸件》除规定学成分和力学性能外,尤其对表面质量和内部质量做出了要求。此标准对压铸件表面质量要求铸件不允许有裂纹、欠铸和任何穿透性缺陷,但未规定使用射线或表面等其他无损检测方法进行检验。但标准对压铸件内部质量的试验方法和检验规则规定由双方商定,可以使用无损检测,而射线技术是检测工件内部质量的最常用的无损检测方法,同时也能对某些表面缺陷进行检测。此外,标准对压铸件内部缺陷要求应符合供需双方商定的验收标准,并规定如能满足其使用要求,则压铸气孔、缩孔不作为判废依据。因此,一方面,GB/T 15114-2009规定了压铸件的验收原则,并给供需双方对内部质量的判断有较大的自由。另一方面,GB/T 15114-2009还规定了可以使用无损检测的方法对内部质量进行检验,对供需双方使用射线技术对压铸件进行检验提供了依据。
可调式电热板中国航空行业相关标准普遍年代较老。HB 962-2001《铸造铝合金》规定了铸造铝合金化学成分和力学性能的技术要求、检验方法和检验规则,并与HB 963《铝合金铸件》和HB 5012《铝合金压铸件》配套使用。因此,此标准适用于包含压铸件的铸件用铝合金。HB 963-2005《铝合金铸件》不适用于铝合金压铸件,而HB 5012-2011《铝合金压铸件规范》规定了铝合金压铸件的要求、质量保证规定和交货准备等,适用于航空产品用的铝合金压铸件。HB 5012-2011对表面质量要求对不加工的铸件表面不允许有裂纹、欠铸、冷隔
和任何贯穿性缺陷。对待加工表面不应有超过加工余量范围的任何缺陷。而内部质量要求使用X射线按照标准HB/Z 60规定进行检验,并按规范性附录C(铝合金压铸件X射线参考图片)进行质量分级,按图样要求进行判定,要求的级别应符合图样要求,而附录C的主要内容则是参照ASTM E505制定的。规范还规定了对I类铸件内部质量要求逐件进行X射线检验,对II类铸件由供需双方确定X射线检验数量,对III类铸件未做要求。当进行X射线检验抽查时,若抽查不合格,应取双倍数量进行重复检验。若检验结果仍不合格,则对全部铸件逐个进行X射线检验。氮化铬铁
中国航天行业标准同样也有年代较久远的问题。QJ 169A-2011《铝合金铸件规范》适用于航天产品中用砂型和金属型铸造的铝合金铸件,不适用于压铸件。QJ 2144-91《压铸件设计规范》适用于锌合金、铜合金、铝合金压铸件的设计,并规定表面质量和内部质量评定标准按QJ 170中的规定。QJ 170-87《铝合金、铜合金、锌合金压铸件技术条件》规定铸件表面可允许有标准中表17规定的各种缺陷和加工范围内的任何缺陷,但不允许有裂纹、欠铸、疏松和任何贯穿性缺陷。内部质量规定可使用设计文件中规定的X射线探伤验收标准,也可按供需双方共同认定的标准底片来评定,而标准底片通常选用ASTM标准底片。I类铸件须100%对指定部位进行X射线探伤,II、III类铸件一般不进行X射线探伤,X射线探
伤方案按HB/Z60-81《X射线检验说明书》的规定。新型玉米膨化机
4 结语
国内外铝合金压铸件相关规范各具特,但 ASTM 标准对铝合金压铸件的标准最为系统,规范、检测标准、验收标准自成体系,尤其射线铸件的标准参考射线底片,通用性最强,最具权威性,代表当前最高水平。我国规范和其他国家规范,虽有自己的射线检测标准,有些在验收标准上也给了较大的选择自由空间,但由于ASTM标准的权威性和适用性,国内外大多使用ASTM的标准参考射线底片或依据其制定的标准作为验收标准。随着我国铝合金压铸业水平的提高和产业规模的发展,我国的标准也在逐渐完善,并渐成体系。
参 考 文 献路缘石滑模
1.
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赖华清.压铸工艺及模具[M].机械工艺出版社,2005.
[2] 朱必武,刘筱.铝合金薄壁压铸件研究现状及进展[J].特种铸造及有合金,2016(9):931-934.
[3] 黄正华,张银帅,宋东福,等.压铸铝合金的应用及研究进展[J].材料研究与应用,2017(1):1-5.
便携式高压氧舱[4] 万升云,章文显,刘仕远,等. 国内外铸件无损检验标准对比分析[J]. 铸造技术,2011,32(10):1480-1482.

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