Евгения Тверская, инженер по развитию компании Тоp 3D Shop

Контроль геометрии отливок — один из важнейших этапов производственного процесса, который гарантирует соответствие детали заданным допускам. Существует множество методов контроля, которые зависят от точности, размера, материала и сложности отливки. В статье представлены основные подходы и методы.

1. Визуальный контроль — это метод, который позволяет выявить видимые дефекты, такие как трещины, пористость или неровности формы или отделки отливки.

Процесс производят в два этапа: 1) Предварительный осмотр выполняют по завершении выбивания отливки из литейной формы. 2) Повторный осмотр происходит вслед за заключительной очисткой отливки от литников и облоя.

Также используют шаблоны с контурами отливки для быстрого сравнения формы и размеров. Фото- и видеофиксация позволяет документировать дефекты и отслеживать динамику их появления.

2. Измерения с помощью ручного инструмента

• Штангенциркуль: для измерения линейных размеров, толщины стенок, диаметров.

• Микрометр: для более точных измерений, особенно малых размеров и толщин.

• Угломер: для измерения углов между поверхностями.

• Глубиномер: для измерения глубин отверстий и канавок.

• Радиусные шаблоны: для контроля радиусов скруглений.

• Резьбомеры: для контроля резьбы (диаметра, шага).

• Калибры: проходные и непроходные для быстрого контроля размеров (отверстий, валов).

3. Координатно-­измерительные машины (КИМ)

3D-измерения: КИМ позволяют проводить высокоточные трехмерные измерения сложных деталей, а именно:

• проверку соответствия изделия CAD-модели;

• осуществление контроля формы;

• проведение контроля геометрии в труднодоступных местах;

• обнаружение минимальных отклонений геометрии объектов, таких как производственные дефекты или брак;

• повышение точности изготовления отдельных элементов.

4. Оптические методы

• Оптические компараторы используются для сравнения профиля отливки с шаблоном, проецируемым на экран.

• Проекторы позволяют увеличивать изображение отливки для детального осмотра и измерения.

• Цифровые микроскопы используются для детального осмотра поверхности отливки, выявления дефектов и измерения микроразмеров.

5. Рентгеновский контроль

• Внутренний контроль: рентгеновское излучение позволяет обнаруживать внутренние дефекты, такие как поры, раковины, трещины и включения.

• Неразрушающий контроль: этот метод не повреждает отливку и позволяет проверить её без разрушения.

6. Ультразвуковой контроль

• Выявление дефектов: ультразвук используется для обнаружения внутренних дефектов, таких как поры, трещины и несплавления.

• Контроль толщины стенок: ультразвуковой 

контроль позволяет измерять толщину стенок отливки.

• Неразрушающий контроль: метод не повреждает отливку.

7. Компьютерная томография (КТ) — эффективный метод контроля качества отливок. Он позволяет получить трёхмерное изображение внутренней структуры отливки и детально проанализировать её внутренние особенности.

Некоторые возможности КТ-контроля отливок:

• Выявление трещин, пустот, пор и включений. Также с помощью КТ можно визуализировать и проанализировать пустоты и включения.

• Расчёты пористости (площадная пористость, объёмная пористость, распределение пор по размерам и т. д.).

• Расчёт морфологических параметров для каждой поры, трещины или включения (объём, эквивалентный диаметр, направление).

• Автоматизированная оценка толщины стенок литой детали.

• Выделение контура литой детали и его сопоставление с контуром 3D-модели детали для сравнения её заданных и фактических параметров с моделью, разработанной в САПР.

• Контроль степени износа литьевых форм при серийном выпуске деталей.

• Оценка прочностных характеристик готового изделия с применением математического моделирования.

• Контроль качества внутренних полостей.

8. Лазерное сканирование — это метод контроля геометрии, набирающий популярность, так как позволяет быстро и с метрологической точностью получать данные о размерах и геометрии отливки (рис. 1). Краткое описание процесса:

• Сканирование: 3D-сканер (лазерный, структурированный свет, фотограмметрия) захватывает данные с поверхности объекта, создавая облако точек.

• Обработка данных: облако точек преобразуется алгоритмами программы в полигональную модель (или сетку).

• Сравнение с CAD-моделью: полученная 3D-модель сравнивается с эталонной CAD-моделью или техническим чертежом.

• Анализ отклонений: программное обеспечение анализирует различия между отсканированной моделью и эталоном, выявляя отклонения в размерах, форме, положении и ориентации.

Рис. 1

Преимущества использования 3D-сканирования для контроля наружной геометрии отливок:

• Скорость сканирования: лазерные сканеры позволяют быстро собирать данные с поверхности отливки и преобразовывать их в тело, готовое для контроля 

геометрии.

• Точность: в зависимости от производителя погрешность сканера может составлять 

15–20 мкр, что для литья в ХТС или по выплавляемым формам будет являться приемлемым показателем.

• Контроль крупных отливок: в зависимости от допусков готового изделия можно применять сканер для контроля геометрии габаритных отливок (3–5 метров).

• Сложность формы: сканер применяется, когда измерение стандартными инструментами трудоемко или занимает много времени.

Выбор метода контроля зависит от:

• Требуемой точности: для прецизионных отливок требуются КИМ или лазерное сканирование, в то время как для менее точных отливок достаточно ручного инструмента и визуального контроля.

• Размера и формы отливки: для больших отливок удобно использовать лазерное сканирование и КИМ, а для малых — ручной инструмент.

• Материала отливки.

• Серийности производства: при массовом производстве могут быть использованы автоматизированные методы контроля.

Этапы контроля

• Планирование: определите, какие параметры отливки необходимо контролировать, какие методы будут использоваться и какие допуски должны быть соблюдены.

• Контроль: проведите измерения в соответствии с планом контроля.

• Анализ: сравните результаты измерений с заданными допусками и выявите отклонения.

• Корректировка: если обнаружены отклонения, внесите изменения в технологический процесс для устранения дефектов.

Современные тенденции

• Цифровизация: все чаще применяются цифровое моделирование и автоматизированные методы контроля.

• Интеграция: происходит интеграция процессов контроля с другими этапами производства.

• Анализ данных: все больше внимания уделяется анализу данных контроля для улучшения качества и оптимизации производства.

В завершение следует подчеркнуть, что контроль геометрии отливок представляет собой сложный и многогранный процесс, включающий применение разнообразных методов и инструментов. Успешное обеспечение качества и соответствие техническим требованиям отливки во многом зависят от правильного выбора подходящего метода контроля с учетом заданных 

параметров. ■

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 1-2025