23/14 Archives of Foundry, Year 2004, Volume 4, № 14 Archiwum Odlewnictwa,

Rok 2004, Rocznik 4, Nr 14 PAN – Katowice PL ISSN 1642-5308

WYBRANE ZAGADNIENIA IDENTYFIKACJI

NIECIĄGŁOŚCI W ODLEWACH ŻELIWNYCH

Z. IGNASZAK1, J. CIESIÓŁKA

2

1 Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Materiałów

ul. Piotrowo 3, 61–138 POZNAŃ 2

Odlewnia Żeliwa ŚREM S.A.,

ul. Staszica 1, 63–100 ŚREM

STRESZCZENIE

W artykule rozważa się przydatność nowych norm europejskich dot. identyfi-

kacji i opisu nieciągłości w półwyrobach metalowych, głównie w odlewach, w aspekcie

natury tych nieciągłości i sposobów ich badań. Przedstawiono przykład powiązania

badań symulacyjnych i ultradźwiękowych (A–skany) do próby ilościowej identyfikacji

wady nieciągłości w grubościennym odlewie z żeliwa sferoidalnego.

Key words: casting, discontinuity defects, simulation of solidification, ultrasonic test-

ing.

1. WPROWADZENIE

Nieciągłości materiału występujące w wyrobach odlewanych są spowodowane

wadliwym lub/i nie do końca kontrolowanym przebiegiem zjawisk składających się na

tzw. warunki i przebieg zasilania, które decydują o końcowej ścisłości materiału. Pro-

blem lokalnych nieciągłości, o różnym nasileniu i rozproszeniu występuje także w in-

nych procesach technologicznych, w których w całości wyrobu lub w jego fragmencie

ma miejsce przemiana stanu skupienia i towarzyszące mu przemiany fazowe, a więc

m.in. w procesach spawalniczych, a także w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Można

uznać, że formalnie, procesy zachodzące w całej objętości krzepnącego odlewu, którego

ciężar rozciągać się może od kilku gramów do kilkudziesięciu ton, jak i procesy zacho-

dzące w krzepnącej spoinie, należą do tej samej klasy zjawisk metalurgicznych. Wynika

z tego, że dyskusja na temat pochodzenia wad nieciągłości może opierać się na wspól-

1 dr hab. inż. prof. Politechniki Poznańskiej, zenon.ignaszak@put.poznan.pl

2 mg inż., joanna.ciesiolka@oz-srem.com.pl

177

nych przesłankach. Z drugiej strony jednak, w przeważającej ilości przypadków takie

cechy procesu jak np. dynamika procesów spawalniczych, lokalny przebieg topienia i

krzepnięcia, różnią się istotnie od warunków jakie są właściwe procesowi odlewania.

Pod względem intensywności cieplnej procesu (wartość gradientu temperatury) jedynie

odlewanie ciśnieniowe odlewów cienkościennych można porównać z intensywnością

chłodzenia szwu spawalniczego.

W niniejszym artykule zostaną przybliżone zagadnienia identyfikacji nieciągłości

odlewów dotyczące żeliwa, w odniesieniu m.in. do normy EN 583–5, dedykowanej

ręcznym badaniom ultradźwiękowym połączeń spawanych [1–2], zinterpretowanych i

omówionych w [3]. Przedstawiona zostanie krótka charakterystyka wad nieciągłości w

odlewach żeliwnych w porównaniu z naturą wad połączeń spawanych. Dokonane

zostanie też podsumowanie przydatności zasad zawartych w normie EN 583–5 do

charakteryzowania wad w odlewach, na podstawie testów US odlewów rzeczywistych.

Korzystając z tej analizy, oceniono możliwość formułowania warunków odbioru i

kryteriów jakości odlewów, odniesionych do metod kontroli. Podano przykład

porównania wyników prognozowania obecności nieciągłości w odlewie za pomocą

Virtual prototyping z wynikami jego badań metodami nieniszczącymi.

2. SPECYFIKA I KLASYFIKACJA WAD NIECIĄGŁOŚCI W ODLEWACH

Prawidłowej interpretacji zidentyfikowanych formalnie wad nieciągłości (geome-

tria, intensywność i rozproszenie) nie powinno się oddzielać od wiedzy „technologicz-

nej”, koniecznej przy określaniu natury wady i najbardziej prawdopodobnej hipotezy jej

powstania.

Trzy umowne poziomy wewnętrznych nieciągłości, spowodowanych zachodzą-

cymi procesami skurczowymi spotkać można w strukturach odlewu, a także w struktu-

rach szwów spawalniczych, co wynika z mechanizmów krystalizacji metalu:

poziom I – rozproszone mikroporowatości międzydendrytyczne, wyizolowane, nie

tworzące łańcucha ciągłego, o rozmiarach mikronowych, spowodowane istnieniem

oporów względem zasilającego przepływu kapilarnego między ramionami tego

samego dendrytu (poziom ścisłości traktowany jako dopuszczalny, właściwy o d-

lewaniu grawitacyjnemu, przekładający się na poziom normatywnych właściwości

mechanicznych wyrobów odlewanych),

poziom II – mikroporowatości między blokami dendrytów (ziaren), widoczne

okiem nieuzbrojonym, nakładające się na mikroporowatości poziomu I, wynikają-

ce z podwyższonego oporu przepływu kapilarnego między dendrytami, powodują-

ce lokalny dalszy spadek charakterystyk mechanicznych (poniżej wartości norma-

tywnych),

poziom III – makroporowatości (do ewidentnych pustek i jam skurczowych

włącznie), powstające w miejscach izolowanych w sensie ciągłości zasilania w

skali makro, wynikające z odcięcia zasilania zwanego masowym (to zasilanie is t-

nieje do momentu osiągnięcia przez gęstwę ciekło–krystaliczną wartości tzw.

ułamka krytycznego fazy stałej – fScr).

178

Wydawać by się mogło, że wady zaliczane umownie do poziomu III powinny

zdyskwalifikować odlew. W odniesieniu do lokalnych właściwości mechanicznych jest

to ewidentna prawda, jednak w funkcji zachowania się materiału w skali makro (całego

odlewu), wadliwa strefa może znajdować się w rejonie minimalnych naprężeń eksploa t-

acyjnych i jako taka zostać potraktowana jako wada dopus zczalna (tolerence of dama-

ges).

Desorpcja rozpuszczonych w metalu gazów do powstających pustek skurczowych

nie pozwala niekiedy na rozdzielenie faktycznego, tj. pierwotnego pochodzenia tych

nieciągłości i sprowadza się do ogólnego wskazania ich gazowo– skurczowego charak-

teru.

Wady nieciągłości mogą być także niezależnie spowodowane nadmiernym zaga-

zowaniem stopu w stanie ciekłym (w tym gazem pochodzącym z reakcji metalu z oto-

czeniem, np. z materiałem formy) jako praprzyczyną pustki, na skutek penetracji gazu,

co objawia się powstaniem wady typu np. pęcherz, komin gazowy czy nakłucie. Jesz-

cze inną wadą typu nieciągłość jest pęknięcie w stanie stało–ciekłym (zwane niesłusznie

i nieprecyzyjnie w polskiej literaturze odlewniczej – pęknięciem na gorąco), powstające

przy współudziale naprężeń rozciągających w strefie zaawansowanego krzepnięcia.

W przypadku odlewów miejsce występowania wady nieciągłości jest czasem de-

terminujące i może jednoznacznie wskazać na rodzaj wady i określić jakie stanowi

zagrożenie podczas eksploatacji odlewu w postaci gotowego wyrobu.

Obszar potencjalnego zalegania konkretnej wady w przypadku odlewu dotyczy za-

zwyczaj całej jego objętości. W połączeniu spawanym, obszar ten nie wykracza poza

wąską i łatwą do zidentyfikowania strefę spoiny.

Poza lokalizacją, intensywność i rozproszenie podanych wyżej przykładów we-

wnętrznych wad nieciągłości, zestawione porównawczo dla odlewu i złącza spawanego,

należy koniecznie odnieść do przebiegu zjawisk podczas ich powstawania. Wynikną

stąd tylko formalne zbieżności pojęć :

1 – odlew 2 – złącze spawane Uwagi

pęknięcie, pęcherz pojedynczy, porowatość gazowa rozrzu-

cona, wtrącenie niemetaliczne, wydzielenia na granicach

ziaren,

wspólne dla 1 i 2

porowatość skurczowa,

degeneracja kształtu wy-

dzieleń,

brak przetopu specyficzne dla 1 i 2

Próg wykrywalności i czułość badania zależy od wielkości i natężenia wad, Powi-

nien on być przypisany materiałowi konkretnego odlewu, o ukształtowanej strukturze

[4].

179

3. PRZYCZYNKI I POSTULATY DOTYCZĄCE FORMUŁOWANIA

WARUNKÓW ODBIORU ODLEWÓW, KRYTERIÓW I SPOSOBU ICH

EGZEKWOWANIA.

W pracy [3] wskazuje się, że podstawową przyczyną błędów oceny rozmiarów i

charakteru wad jest niedostateczne wykorzystywanie informacji o wadzie, jakie są za-

warte w odbitych impulsach ultradźwiękowych i podkreśla nawyk operatorów do su-

biektywności oceny właściwości echa.

Zatem przy aktualnym stanie wiedzy i technicznych możliwościach aparatury u l-

tradźwiękowej możemy mówić o postulowaniu poprawy ich skuteczności. Podejmuje

się prace badawcze, w których próbuje się uzyskać ilościowe informacje o geometrii

wady i jej charakterze, stosując zaawansowane metody analizy impulsów [3].

Powstaje jednak pytanie, na ile wynikające z normy EN 583–5 definicje i interpre-

tacje wad: punktowych, wydłużonych gładkich i o powierzchni chropowatej, oraz o

skomplikowanym kształcie (np. przestrzenne skupisko małych wad) mogą być przenie-

sione na przypadek wad w odlewach. Przecież norma ta w połączeniu z normą EN

1713, precyzującą sposób badań spoin łączących elementy stalowe o grubości powyżej

5 mm, formalnie umożliwia tzw. uproszczoną lub szczegółową ocenę rodzaju nieciągło-

ści w szwach spawalniczych.

Formalne kształty wad [3], definiowane na sposób geometryczny, możliwe do

identyfikacji za pomocą procedur opisanych w powyżej cytowanych normach, można

interpretacyjnie poszerzyć i przyporządkować pewnym typowym wadom spotykanym

w odlewach i ująć jako:

Wady Punktowe

(point)

Wydłużone

(elongated)

Duże

(large)

Skupisko wad

(multiple)

Cechy

geometryczne

sferyczne (mały

pęcherz gazowy,

sferyczne wtrącenie

niemetaliczne,

lokalnie– pór w

wyizolowanej mi-

kroporowatości

skurczowej)

cylindryczne

(porowatość

osiowa w strefie

końcowego krzep-

nięcia, „kominy”

gazowe, pasma

wtrąceń, nakłucia

gazowe)

objętościowe

(duży pęcherz)

Sferyczne

(skupisko drobnych

pęcherzy gazowych)

płaskie

(płaskie wtrącenia

niemetaliczne)

płaskie

(płaskie wtrącenia

niemetaliczne,

Płaskie gładkie

(pęknięcia w

stanie stałym na

gorąco lub na

zimno)

płaskie

(skupisko płaskich

wtrąceń niemeta-

licznych)

Płaskie chropowa-

te

(naderwania–

rozwarstwienia

w stanie stało–

ciekłym)

sferyczne,

o brzegach postrzę-

pionych

(rozproszona poro-

watość skurczowa)

180

Kształt odlewu i trudny dostęp do niektórych powierzchni, związane z tym we-

wnętrzne odbicia wiązki, powodujące transformacje fal, oraz stan chropowatości po-

wierzchni, narzucają dodatkowe ograniczenia metodyczne i sprzętowe.

Niejednorodności struktury powodują różnice w tłumieniu fal. Przekłada się to na

zmienność właściwości akustycznych i rozkładu ciśnienia akustycznego. Oddziaływa-

nie tych czynników na identyfikowane ultradźwiękowo parametry wady powoduje

istnienie odstępstw od stanu rzeczywistego ich geometrii, intensywności i położenia

[5,6].

W [6,7] autorzy przeprowadzili rozważania na temat identyfikacji wad w odle-

wach żeliwnych, starając się wykazać, że pewne zawarte w odbitym sygnale ultra-

dźwiękowym informacje, jako formie „odpowiedzi” materiału odlewu, nie są wysta r-

czająco eksploatowane. I nie wynika to tylko z ograniczeń technicznych. Z drugiej

strony bowiem, informacje te są obarczone zakłóceniami pochodzącymi ze źródeł trud-

nych do ilościowego zidentyfikowania. Stąd oczywista rola kryteriów akceptujących

wystarczający poziom kwalifikacji jakości odlewu, kryteriów, które muszą nawiązywać

do łatwo mierzalnych i identyfikowalnych wad wzorcowych.

W [6] autorzy wskazują, że słabość oceny jakości przez badania nieniszczące,

opartej o normy wykonawcze, nie ułatwia pracy koncepcyjnej nad konstrukcją części

odlewanych. Odlewnictwo nie potrafiło jeszcze do niedawna określić à priori jaki p o-

ziom charakterystyk będzie osiągnięty przez nowo wykonywany odlew, a konstruktor

nie jest w stanie wskazać jaki osiągalny poziom tych charakterystyk przyjąć do obli-

czeń, zwłaszcza jeśli idzie o lokalne charakterystyki mechaniczne odlewu. Można tutaj

było odnieść się do odlewów o podobnej konstrukcji wykonywanych w przeszłości.

Czy dzisiaj jest to możliwe ? Odpowiedź brzmi twierdząco. Odpowiednie modelowanie procesu odlewania i jego symulacja dały nowe możliwości. W naszych pracach udo-

wodniono, że pierwszym i nieodzownym warunkiem tego postępowania jest walidacja

zastosowanego modelu procesu (lub modeli sprzężonych) [8]. Ostatecznie jednak,

otrzymana w ten sposób prognoza jakości musi być zweryfikowana, np. za pomocą

badań nieniszczących. Formalnie jest więc to już możliwe, ale czy możliwe jest uzy-

skanie wystarczająco precyzyjnej prognozy jakości i wystarczająco precyzyjnej weryfi-

kacji NDT ? Chodzi tutaj nie tylko o obecność wad, takich jak przerwy ciągłości stru k-

tury odlewu, ale także o oszacowanie szczegółowych parametrów mechanicznych struk-

tury pozbawionej wad (por. definicje poziomów nieciągłości, w rozdz. 2), w dowolnym

miejscu odlewu. Jedna i druga metoda takie możliwości formalnie posiada.

Użytkownik odlewanych części maszyn, urządzeń i konstrukcji, a w zasadzie już

ich konstruktor, powinien świadomie tolerować niektóre niedoskonałości materiału

odlewanego („tolerence of damages”), dopuszczając istnienie odmiennych obszarów

struktury, stanu naprężeń itp., nie powodujących doraźnych uszkodzeń mechanicznych,

propagacji pęknięć, itp. Oszacować to można na podstawie wyników symulowania

stanów wytężeniowych, występujących podczas obciążeń eksploatacyjnych takiego

niejednorodnego materiałowo wyrobu (m.in. za pomocą takich systemów symulacy j-

nych Abaqus czy Ansys). Parametry do tych obliczeń, w postaci lokalnych charaktery-

181

styk mechanicznych, otrzymać można na drodze symulowania procesu odlewania i

prognozowania jakości za pomocą procedur post–processingowych [8].

4. BADANIA NIECIĄGŁOŚCI W ODLEWIE RZECZYWISTYM METODĄ US.

W [7] przedstawiono poszukiwania dotyczące wzorcowych wad przestrzennych i

wstępne wyniki ich badań ultradźwiękowych :

wad rzeczywistych (w powtarzalnych, małych odlewach próbnych z żeliwa sfero i-

dalnego),

wad sztucznych – jako zbliżonych do siebie otworków płaskodennych, wykona-

nych w bloku odlanym z żeliwa sferoidalnego, w tym także otworków o różnych

średnicach i zalegających na różnej głębokości, objętych jedną wiązką, przy sta-

cjonarnym położeniu głowicy; (autorzy poszukują nadal i analizują możliwości

stworzenia doskonalszego wzorca wady przestrzennej).

Badania zasygnalizowane w dalszej części artykułu wykonano na grubościennych

odlewach z żeliwa sferoidalnego (rys.1 i 2), w których wystąpiły typowe, powtarzalne

wady porowatości skurczowej, zaliczone powyżej do grupy : skupisko wad (multiple) –

rozproszona porowatość skurczowa. Pełne badania opisano w [10]. W niniejszym arty-

kule przytoczono tylko wybrane badania metodą US.

Stosując zasady opisane w [3] oraz uwzględniając przybliżoną powyżej specyfikę

badań odlewów przeprowadzono skanowanie obszaru wad, które przed podjęciem tego

etapu zostały wstępnie zakwalifikowane jako nieciągłości pochodzenia skurczowego.

Wiadomo więc było, że procedura „szczegółowej oceny nieciągłości” powinna dopro-

wadzić do wyeksponowania parametrów „niedostępnych” przy klasycznej kontroli

defektoskopowej. Autorzy stosowali podstawowy sprzęt : typową głowicę 2MHz i ap a-

rat USN 52, uzyskując wyniki przetworzone do postaci A–skanów (rys.3 i 4).

Uzyskany „przestrzenny” obraz wady porowatości rozproszonej nie nosi cech oce-

ny ilościowej, choć ewidentne wydaje się być jej zakwalifikowanie do wady : skupisko

wad (multiple) – rozproszona porowatość skurczowa. Teoretyczny wzorzec nr 4 opis a-

ny w [3] próbowano odtworzyć z wykorzy-

182

Rys. 1 Wstępne badania US odlewu korpusu z żeliwa sferoidalnego.

Fig. 1 Preliminary US testing of ductile iron pump body

Rys. 2 Szczegółowe badania US po rozcięciu odlewu.

Strefa wad nieciągłości poddana skanowaniu w kierunkach L i T.

Fig. 2 Detailed US testing after cutting of pump body casting.

Scanning of discontinuity zone in the L and T directions

183

1

16

31

46

61

76

91

106

121

136

151

166

181

196

211

S1 S4 S7

S10

S13

S16

S19

S22

S25

S28

S31

S34

S37

S40

S43

S46

0

50

100

150

ECHO HEIGHT

CASTING THICKNESS

PROBE POSITION DIR. L

for T5

1

16

31

46

61

76

91

106

121

136

151

166

181

196

211

S1 S4 S7

S10

S13

S16

S19

S22

S25

S28

S31

S34

S37

S40

S43

S46

0

50

100

150

ECHO HEIGHT

CASTING THICKNESS

PROBE POSITION DIR. L for T1

0

20

40

60

80

100

120

140

1 7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

97

103

109

115

121

127

133

139

145

151

157

163

169

175

181

187

193

199

205

211

217

CASTING THICKNESS

EC

HO

HE

IGH

T Rys. 3 Zestawienie 3D i 2D A–skanów w kierunku L,

dla szeregu T1.

Fig. 3 Combination of A–scans

(3D and 2D) in the L di-

rection, for T1 row.

0

20

40

60

80

100

120

140

1 7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

97

103

109

115

121

127

133

139

145

151

157

163

169

175

181

187

193

199

205

211

217

CASTING THICKNESS

EC

HO

HE

IGH

T

Rys. 4 Zestawienie 3D i 2D A–

skanów w kierunku L, dla szeregu T5

Fig. 4 Combination of A–scans

(3D and 2D) in the L di-

rection, for T5 row.

184

staniem ech pochodzących od badanej wady rzeczywistej. W [10] przeds tawiono poka-

zano taki skan (typu B), w funkcji położenia głowicy dla wad pochodzących z dwóch

głębokości. Także więc i ta prezentacja potwierdziła, że interpretacja wady była prawi-

dłowa. Wystąpiły dwa skupiska porowatości w badanym rejonie odlewu. W związku z

zamiarem oceny ilościowej tego skupiska wad każda z pozycji głowicy i odpowiadają-

cy jej skanA był rejestrowany i porównywany z krzywymi AVG. Maksymalna wada

(maksymalna amplituda w skanie T8 – 6mm).

W [10] opisano również badania wady sztucznej będącej pobocznicą otworka o

średnicy 4,2 mm, starając się odnieść wynik do innego wzorca (nr 1, wada punktowa)

przedstawionego w [3].

W położeniu centralnym głowicy (nad wadą) wada ta osiągnęła wskazanie odpowiad a-

jące krzywej AVG o średnicy równoważnej 6,5mm.

4. BADANIA NISZCZĄCE – PENETRACYJNE

Ostateczne potwierdzenia natury i rzeczywistych parametrów geometrii wady od-

lewu korpusu zostało uzyskane przez rozcięcie i poddanie go badaniom wizua lnym i

penetracyjnym (rys.5).

5. BADANIA SYMULACYJNE

Technologia opisywanego odlewu korpusu należy do tzw. technologii „bezpiecz-

nych”. Duży nadlew zapewnia zasilanie i krzepnięcie kierunkowe odlewu. Wada poro-

watości skurczowej pokazana na rysunku 5, w strefie pod nadlewem, nie powinna więc

w zasadzie powstać. Początkowo było to powodem niejednoznaczności podczas inter-

pretacji natury wady na podstawie badań radiograficznych i ultradźwiękowych, wska-

zując raczej na wadę spowodowana gwałtowną reakcją metalu z formą i powstaniem

dużej ilości gazów (wada taka też może mieć charakter wady typu skupisko drobnych

wad nieciągłości). Tym bardziej, że przeprowadzone badania symulacyjne całkowicie

wykluczyły możliwość wystąpienia wady porowatości skurczowej, która zawsze jest

spowodowana niewłaściwym zasilaniem odlewu.

Jedynym racjonalnym wyjaśnieniem tego stanu rzeczy jest niedotrzymanie zało-

żonych w opracowaniu technologicznym warunków podczas wykonywania odlewu.

Faktycznie, za pomocą symulacji krzepnięcia tego samego odlewu z obniżonym znacz-

nie nadlewem otrzymano prawie dokładne odtworzenie pozycji wad rzeczywistych w

odlewie, co w specyficzny sposób dowiodło skuteczności wzajemnej walidacji Virtual

Prototyping i NDT (rys.6). Udowodniono w ten niezależny sposób zaistnienie niezgo d-

ności z opracowaną technologią podczas odlewania.

6. PODSUMOWANIE

W odlewnictwie problem oczekiwań wobec metod NDT, a w tym metod ultra-

dźwiękowych jest bardziej złożony niż w przypadkach innych technologii materiało-

185

wych, w których szansa na powtarzalność warunków procesów jest łatwiejsza do zrea-

lizowania i identyfikacji. W odlewnictwie europejskim metody US znalazły szerokie

zastosowanie także jako metoda kontroli i identyfikacji stanu ścisłości odlewów oraz

związków przyczynowo–skutkowych z pakietem warunków wytwarzania.

Odpowiednie normy i zasady ich wykorzystania do definiowania warunków od-

bioru odlewów stanowią ważny element efektywnej pracy działów kontroli jakości w

odlewniach, w powiązaniu z działem technologicznym i warsztatem z jednej strony, a

odbiorcą odlewów z drugiej. Wymieniona norma DIN 1690 s tanowi w tym względzie

rodzaj kodeksu kryteriów formalnych, i powstała raczej w celu ustalenia takich norma-

tywów odbiorczych, a nie z potrzeb adekwatnego przystawania do faktycznego, uży t-

kowego stanu jakości, natury wad nieciągłości i zdolności do spełnien ia wymogów

eksploatacyjnych.

Rys. 5 Rozcięcie odlewu w celu przeprowadzenia badań wizualnych i penetracyjnych. Widocz-

na strefa grafitu zdegenerowanego (Chunky) oraz dendryty w niszach porowatości

skurczowych.

Fig. 5 Cutting of casting In order to visual and penetrating examination. The zone of Chunky graphite and dendrites in shrinkage emptiness are shown

186

Kilka szczegółowych uwag nasuwa się w związku z przeprowadzonymi badania-

mi. Oto niektóre z nich :

niezwykle istotne w odlewnictwie jest korzystanie z wyników badań NDT

z jednoczesnym kojarzeniem możliwie wielu zagadnień decydujących o jako-

ści, wśród których ważne jest, aby badania te nie stanowiły jedynie podstaw do

egzekwowania jakości za wszelką cenę, bez zwracania uwagi na dobrą komu-

nikację między specjalistami odpowiedzialnymi za jakość w odlewni,

metoda US umożliwia pozyskiwanie wielu cennych, nakładających się info r-

macji o stanie ścisłości i budowie materiału, przy czym jednocześnie jako me-

toda może prowadzić do nadinterpretacji wyników

Rys. 6 Porównanie dwóch wersji wyników symulacji krzepnięcia odlewu korpusu (prognoza

wad skurczowych). Z lewej – przypadek zgodny z technologią, z prawej– odlew wy-

konany praktycznie bez nadlewu, niezgodnie z technologią [9]. Fig. 6. Results comparison of two versions simulation of casting solidification. Left – case

consistent with technology, right – non-consistent with technology.

w zasadzie nadal w normie DIN 1690 i normach towarzyszących, forma lna

ilościowa identyfikacja natężenia wad rzeczywistych dokonuje się przez po-

równanie z pojedynczą nieciągłością wzorcową (punktową),

zastępczą wielkość i przestrzenny charakter nieciągłości powinno się próbo-

wać odnosić do innego rodzaju wzorców, przy czym aktualny jest ciągle pro-

blem na ile takie wzorcowe wady przestrzenne wniosą nowe informacje, mo-

X–ray view

(white= zero porosity)

187

gące pomóc w identyfikacji rodzaju wady rzeczywistej, uzasadnionej „techno-

logicznie”,

wyobrażalne jest poszukiwanie przestrzennych wzorców wad w tworzywach

poza metalicznych, odpowiadających geometrii wad typu porowatość sku r-

czowa w odlewach.

Z wniosków o charakterze operacyjnym na uwagę zasługuje ten, iż przeprowadzo-

ne na sposób „ręczny” skanowanie obszaru wady wstępnie zidentyfikowanej jest ba r-

dzo pracochłonne; cennym usprawnieniem procedur skanowania byłaby nie tylko inge-

rencja w technikę operacyjną (sprzęt), ale także stworzenie systemu cyfrowej obróbki

sygnałów, skojarzonej z systemem komputerowym. Rozwiązania modelowe istniejące

w tym zakresie dla prostych kształtów wyrobów metalowych, mają ograniczona przy-

datność do badań odlewów.

LITERATURA

[1] Norma EN 583–5 „Nondestructive testing – Ultrasoning examination – Part 5:

Characterization and sizing of discontinuities:

[2] Norma EN 1713 „Non destructive examination of welds – Ultrasonic examina-

tion – Characterization of indications in welds”

[3] J.Deputat – Ocena rodzaju wad w ręcznych badaniach ultradźwiękowych. Pro-

ceedings Konferencji Badania Nieniszczące. Zakopane 11–14.03.2003, ss.23–36

[4] Norma EN 12680-3 – „Founding – Ultrasonic inspection – Part 3 : Spheroidal

Graphite Cast Iron Casting.

[5] W.Orłowicz, Zastosowanie ultradźwięków w odlewnictwie. Monografia. Krzep-

nięcie metali i stopów. r.2, Nr 45, PAN Katowice 2000..

[6] Z.Ignaszak, J.Ciesiółka – Wybrane aspekty powiązań problematyki jakości od-

lewów w inżynierii wirtualnej i w kontroli ultradźwiękowej. Proceedings Konfe-

rencji Badania Nieniszczące. Zakopane 12–15.03.2002 , ss. 99–115.

[7] Z.Ignaszak, J.Ciesiółka, Walidacja modelu powstawania wad skurczowych w

odlewach za pomocą metod NDT. Proceedings Konferencji Badania Nieniszczą-

ce. Zakopane 11–14.03.2003.

[8] Z.Ignaszak – Virtua Prototyping w odlewnictwie. Bazy danych i walidacja. Mo-

nografia. W–ctwo Pol.Pozn., Poznań 2002 (s. 294)

[9] B.Beszterda – Raport z badań symulacyjnych odlewu korpusu za pomoca syste-

mu Magmasoft. Praca niepublikowana. Odlewnia Żeliwa ŚREM S.A. 2004.

[10] Z.Ignaszak, J.Ciesiółka „Identyfikacja wad nieciągłości w odlewach żeliwnych

w aspekcie warunków odbioru i kryteriów jakości. Proceedings Konferencji Ba-

dania Nieniszczące. Zakopane 16–19.03.2004.

188

CHOSEN IDENTIFICATION PROBLEMS OF DISCONTINUITY IN CAST

IRON CASTINGS

SUMMARY

In the paper the usefulness of new European standards concerning discontinuities d e-

fects identification and its description in metal semi products, mainly in cas tings, in

aspect of its nature and testing methods is considered. An example of relationship b e-

tween simulating study and ultrasonic testing (A–scans) in order to show the attempt

at quantitative identification of discontinuity defects in heavy section ductile cast iron

casting is presented.

Podziękowania:

Autorzy dziękują Dyrekcji i współpracownikom z Odlewni Żeliwa ŚREM S.A., gdzie

wykonano badania. Swoje szczególne podziękowania za wydatną pomoc i współpracę

kierują ku panom mgr. inż. Bogdanowi Beszterdzie oraz Stanisławowi Kucharzakowi i

Zbigniewowi Jernasiowi..

Recenzowała Prof. Ewa Majchrzak