2.3 Анализ по поверхности макрошлифов

Макрошлифом называется специально вырезанный образец, одна из поверхностей которого отшлифована и протравлена. С помощью макрошлифов можно выявлять:

1. волокнистое или дендритное строение материала;

2. способы изготовления детали и качество ее обработки;

3. наличие дефектов, нарушающих сплошность металла (раковины, трещины, флокены, усадочную рыхлость и пористость);

4. определить степень ликвации сплава;

5. проводить аттестацию рабочих по некоторым видам профессий.

Для выявления макроструктуры используются реактивы, которые по характеру воздействия на исследуемую поверхность делятся на реактивы глубокого и реактивы поверхностного травления.

К реактивам глубокого травления относятся практически все концентрированные кислоты с рабочей температурой 60…70 градусов. Такие реактивы позволяют весьма эффективно выявлять дендритное или волокнистое строение, наличие дефектов, нарушающих сплошность металла, наличие усадочной пористости или рыхлости. Однако для выявления ликвационных зон они менее эффективны, по сравнению с реактивами поверхностного травления.

К недостаткам реактивов глубокого травления следует отнести их высокую токсичность, что требует применения специальной защитной одежды и мощной вентиляции в помещении. Все это сдерживает широкое применение на практике таких реактивов.

Более широкое применение получили реактивы поверхностного травления, к которым относятся разбавленные водные растворы кислот, солей и щелочей. С их помощью можно выявлять дендритную и волокнистую структуры, правда, с меньшей эффективностью, чем это делают реактивы глубокого травления. Зато это единственные реактивы, позволяющие проводить аттестацию рабочих по некоторым видам профессий. С помощью реактивов поверхностного травления невозможно выявлять наличие усадочной пористости и рыхлости.

2.3.1 Определение способов изготовления детали и установление ее качества

ЛИТЬЕ. Характерным признаком макроструктуры отливки является наличие в ней дендритов.Это зерна, имеющие пирамидальную конструкцию, высота каждой пирамидки ориентирована перпендикулярна контуру изделия (рисунки 1, 2).

Рисунок 1 – Схема дендритных кристаллов

Каждый дендрит оканчивается острой кромкой, на которой могут концентрироваться высокие внутренние напряжения. Поэтому литые структуры обладают пониженной пластичностью, но повышенной хрупкостью. Они плохо работают при ударных нагрузках.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ. Характерным признаком структуры, прошедшей обработку давлением, является наличие в ней четко различаемых волокон. Поэтому такие структуры получили название волокнистых.

Волокна в этих структурах могут располагаться или упорядоченно, имея однонаправленный характер, или повторять контур детали. Однонаправленные волокна свидетельствуют о том, что заготовка была получена методом проката.

На рисунке 3 показана макроструктура болта, изготовленного из круглого проката методом резания. На это указывает однонаправленное расположение волокон, которые под головкой болта оказались перерезанными. Любое волокно в такой структуре представляет собой границы зерен, на которых скапливаются различные неметаллические примеси, в том числе и вредные. Поэтому волокна являются наименее прочными элементами структуры.

При закручивании гайки в головке болта создаются внутренние силы, приводящие к появлению внутренних касательных напряжений. Эти напряжения стремятся «расслоить» металл, тем более, что сопротивление такому «расслоению» невелико. Отсюда можно сделать вывод: такая конструкция не может обеспечить надежной прочности.

Рисунок 2 – Заготовка, полученная литьем			Рисунок 3 – Заготовка из проката после обработки резанием

Рисунок 4 – Заготовка из проката после высадки

На рисунке 4 показана макроструктура болта, где в качестве заготовки также использовался круглый прокат. Об этом свидетельствуют однонаправленные волокна в стержне болта. Однако в головке болта волокна не перерезаются, а продолжают повторять контур детали. Это возможно только в одном случае, когда головка формировалась в результате высадки, используемой или при горячей штамповке, или при свободной ковке.

При закручивании гайки в головке болта, так же как и в предыдущем варианте, будут создаваться касательные напряжения. Однако в рассматриваемом варианте они будут распространяться вдоль волокон, т.е. в направлении самых малопрочных элементов структуры. Поскольку волокна в такой структуре ни где не перерезаются, эти напряжения будут постепенно гаснуть. Таким образом, прочность данной конструкции будет гораздо выше, чем той, которая показана на рисунке 3.

Отсюда можно сделать вывод: для достижения наибольшей прочности детали следует изготавливать только методом обработки металлов давлением.