wybrane aspekty walidacji wyników symulacji krzepnięcia odlewów
TRANSCRIPT
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, [email protected]
2 mg inż., [email protected]
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