Контроль вторичных слитков цинкового сплава

Контроль вторичных слитков цинкового сплава: Обеспечение качества на входе в производство

Введение
Использование вторичных цинковых сплавов является экономически и экологически оправданной практикой во многих отраслях промышленности, особенно при производстве отливок под давлением. Однако из-за особенностей происхождения и переработки лома такие сплавы могут обладать повышенной вариабельностью состава и качества. Строгий контроль слитков вторичных цинковых сплавов на этапе приемки критически важен для обеспечения стабильности технологических процессов и выпуска готовой продукции с требуемыми характеристиками. Данная статья описывает ключевые аспекты такого контроля.

1. Объекты испытаний
Основными объектами испытаний являются:

• Отдельные слитки: Представляют собой базовую единицу партии. Контроль единичных слитков позволяет выявить грубые отклонения.
• Выборочные слитки из партии: Партия слитков, однородная по происхождению сырья, марке сплава и дате производства. Контроль выборочных слитков дает представление о качестве всей партии. Размер выборки регламентируется внутренними стандартами предприятия или договором поставки, обычно основанным на статистических принципах (например, ГОСТ ISO 2859-1).
• Образцы, отобранные от слитков: Непосредственно подвергаются лабораторным испытаниям. Это могут быть стружка, спилы, отрезки или подготовленные отливки (например, чушки для механических испытаний).

2. Область испытаний
Контроль качества вторичных цинковых слитков охватывает следующие основные направления:

• Химический состав: Главнейший параметр. Определение массовой доли основных легирующих элементов (Al, Cu, Mg), допустимых примесей (Pb, Cd, Sn, Fe и др.) и, что особенно критично для вторичных сплавов, уровня вредных примесей и элементов-интерметаллидообразователей, негативно влияющих на пластичность, коррозионную стойкость и литейные свойства. Контроль соответствия требованиям целевой марки сплава (например, ZAMAK 3, ZAMAK 5, ZA-8).
• Внешний вид и геометрические параметры: Осмотр на наличие поверхностных дефектов (раковины, трещины, неметаллические включения, сильные наплывы, коробление), оценка чистоты поверхности. Проверка соответствия массы и габаритных размеров слитка требованиям.
• Микроструктура: Оценка распределения фаз, размеров зерна, наличия и характера неметаллических включений, пор, ликваций. Микроструктура напрямую влияет на механические и технологические свойства.
• Физико-механические свойства: Определение твердости (чаще методом Бринелля), предела прочности при растяжении, относительного удлинения на специально отлитых образцах. Особенно важно для ответственных применений.
• Литейные свойства (косвенно): Оценка жидкотекучести, склонности к усадочным дефектам может проводиться на специальных пробных отливках.

3. Методы испытаний
Для оценки качества вторичных слитков применяются стандартизированные методы:

• Спектральный химический анализ:
  • Оптико-эмиссионная спектрометрия (ОЭС): Основной метод оперативного контроля состава. Проводится на подготовленной плоской поверхности слитка или на специально отобранной стружке с использованием искрового или дугового разряда.
  • Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА): Бесконтактный или контактный метод анализа поверхности слитка. Часто используется как дополнительный или для экспресс-оценки.
• Визуальный и измерительный контроль (ВИК): Проводится с использованием шаблонов, ручного измерительного инструмента (штангенциркуль, микрометр), весов. Осмотр поверхности на наличие дефектов осуществляется визуально или с помощью лупы.
• Металлографический анализ: Включает:
  • Приготовление микрошлифа: Отбор образца (спил), шлифовка, полировка, травление.
  • Микроскопия: Исследование микроструктуры с помощью металлографического микроскопа (оптического). Фотодокументирование структуры.
• Механические испытания:
  • Испытание на растяжение: Проводится на универсальной испытательной машине на специально отлитых стандартных образцах (например, типа I по ГОСТ 1497 или аналоги). Определяют предел прочности (σв) и относительное удлинение (δ).
  • Определение твердости: Обычно по Бринеллю (HB) шариком определенного диаметра под стандартной нагрузкой на подготовленной поверхности слитка или контрольной отливки. Могут применяться и другие методы (Роквелл).
• Плотномеры / Весы гидростатического взвешивания: Для определения плотности слитка и расчета пористости (косвенно).

4. Испытательное оборудование
Для реализации описанных методов используется специализированное оборудование:

• Спектрометры: Оптико-эмиссионные (искровые/дуговые) и рентгенофлуоресцентные спектрометры, снабженные программным обеспечением для идентификации и количественного определения элементов.
• Оборудование для пробоподготовки: Токарные станки или специальные фрезерные машины для получения стружки и подготовки поверхности; отрезные, шлифовальные и полировальные станки для металлографии.
• Металлографические микроскопы: Оптические микроскопы с различными увеличениями, осветителями и цифровыми камерами для визуализации и анализа микроструктуры.
• Универсальные испытательные машины: Электромеханические или гидравлические машины с силоизмерительными датчиками и системами регистрации диаграмм "нагрузка-удлинение" для проведения испытаний на растяжение.
• Твердомеры: Приборы Бринелля (стационарные или переносные) с набором шариков и грузов, возможны твердомеры Роквелла или Виккерса.
• Контрольно-измерительный инструмент (КИП): Штангенциркули, микрометры, весы промышленные и аналитические, шаблоны.
• Плотномеры: Специализированные весы для гидростатического взвешивания или объемные плотномеры.
• Лабораторные печи (опционально): Для плавки сплава и отливки стандартных образцов для механических испытаний или оценки литейных свойств.

Заключение
Системный контроль вторичных слитков цинкового сплава, основанный на комбинации визуального осмотра, точного химического анализа, оценки микроструктуры и механических свойств с использованием соответствующего современного оборудования, является неотъемлемой частью системы обеспечения качества производства. Такой подход позволяет минимизировать риски технологических сбоев, брака отливок и гарантирует получение конечной продукции, отвечающей строгим требованиям эксплуатации. Постоянный мониторинг качества вторичного сырья способствует устойчивости и эффективности производственных процессов.