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铸造检测设备铸造检测设备第第6 6章章2024/4/19 周五材料成形设备第第6 6章章 铸造检测设备铸造检测设备u概述概述u型砂性能检测设备型砂性能检测设备u铸件外观质量检测设备铸件外观质量检测设备u铸件内在质量检测设备铸件内在质量检测设备2024/4/19 周五材料成形设备 铸造生产的目标是铸造生产的目标是用最高的效率、最低的成本，用最高的效率、最低的成本，生产出质量合格，品质一致的铸件。生产出质量合格，品质一致的铸件。为了实现这为了实现这一目标就需要一整套工艺和一整套设备。一目标就需要一整套工艺和一整套设备。2024/4/19 周五材料成形设备6.1 6.1 概述概述 所有的设备都是为工艺服务的，生产的任何一所有的设备都是为工艺服务的，生产的任何一道工序所需工艺都要控制。道工序所需工艺都要控制。质量是铸造生产的生命，检测技术是铸造的耳质量是铸造生产的生命，检测技术是铸造的耳目。目。2024/4/19 周五材料成形设备铸件质量检验的内容铸件质量检验的内容使用质量检验使用质量检验内在质量检验内在质量检验外观质量检验外观质量检验抗振性抗振性表面缺陷表面缺陷表面粗糙度表面粗糙度形状尺寸形状尺寸尺寸精度尺寸精度重量偏差重量偏差内部缺陷内部缺陷力学性能力学性能金相组织金相组织化学成分化学成分耐热性耐热性耐蚀性耐蚀性抗磨性抗磨性抗磁性抗磁性 发达国家铸造厂对于凡是科学技术上已经证明发达国家铸造厂对于凡是科学技术上已经证明生产上需要控制的项目，凡是能控制的地方都制生产上需要控制的项目，凡是能控制的地方都制定严格的控制范围。原材料有严格的检验和控制，定严格的控制范围。原材料有严格的检验和控制，包括各种金属材料、非金属材料的成分和规格。包括各种金属材料、非金属材料的成分和规格。对工艺过程中的各参数同样是严加控制，例如对对工艺过程中的各参数同样是严加控制，例如对湿型砂检查和控制紧实率、湿强度、干强度、水湿型砂检查和控制紧实率、湿强度、干强度、水分、破碎指数、透气率、有效粘土含量、挥发分、分、破碎指数、透气率、有效粘土含量、挥发分、烧灼减量、死粘土含量、温度、砂型硬度等。烧灼减量、死粘土含量、温度、砂型硬度等。2024/4/19 周五材料成形设备6.1 6.1 概述概述 先进的测试手段和电子技术在铸造生产中得到应先进的测试手段和电子技术在铸造生产中得到应用和发展。如普遍采用真空直读光谱仪、碳硫分析用和发展。如普遍采用真空直读光谱仪、碳硫分析仪、热分析仪等，快速且有效地控制炉前金属液成仪、热分析仪等，快速且有效地控制炉前金属液成分和杂质元素含量，保证了铸件内在质量的可靠稳分和杂质元素含量，保证了铸件内在质量的可靠稳定。采用三坐标仪测量铸件尺寸，超声波仪检测铸定。采用三坐标仪测量铸件尺寸，超声波仪检测铸件壁厚，内窥镜检测铸件内腔质量，件壁厚，内窥镜检测铸件内腔质量，X X射线、荧光磁射线、荧光磁粉探伤、音频检测、涡流检测等无损检测技术在铸粉探伤、音频检测、涡流检测等无损检测技术在铸件的缺陷检测或基体组织检测中得到了越来越广泛件的缺陷检测或基体组织检测中得到了越来越广泛的应用。的应用。铸造检测技术铸造检测技术2024/4/19 周五材料成形设备2024/4/19 周五材料成形设备 铸造检测设备分类铸造检测设备分类原辅材料检测设备原辅材料检测设备铸件检测设备铸件检测设备6.2 6.2 型砂性能检测设备型砂性能检测设备2024/4/19 周五材料成形设备 型砂试验室及型砂在线检测装置，以便及时调型砂试验室及型砂在线检测装置，以便及时调控型砂及芯砂质量。控型砂及芯砂质量。对湿型砂检查和控制紧视率、湿强度、干强度、对湿型砂检查和控制紧视率、湿强度、干强度、水分、破碎指数、透气率、有效黏土含量、挥发水分、破碎指数、透气率、有效黏土含量、挥发分、灼烧减量、死黏土含量、温度、砂型硬度等。分、灼烧减量、死黏土含量、温度、砂型硬度等。2024/4/19 周五材料成形设备u混砂机混砂机u铸造标准筛铸造标准筛u涡洗式洗砂机涡洗式洗砂机u双盘式红外线烘干器双盘式红外线烘干器u液压万能强度试验机液压万能强度试验机u震摆式筛砂机震摆式筛砂机u锤击式制样机锤击式制样机u热湿拉强度试验机热湿拉强度试验机u透气性测定仪透气性测定仪u发气性测定仪发气性测定仪 型砂性能检测设备型砂性能检测设备2024/4/19 周五材料成形设备铸造标准筛铸造标准筛涡洗式洗砂机涡洗式洗砂机双盘式红外线烘干器双盘式红外线烘干器覆膜砂制样机覆膜砂制样机2024/4/19 周五材料成形设备震摆式筛砂机震摆式筛砂机锤击式制样机锤击式制样机SWY数显式液压万能强度试验机数显式液压万能强度试验机2024/4/19 周五材料成形设备热湿拉强度试验机热湿拉强度试验机 SFL-B智能发气性测定仪智能发气性测定仪 SHY树脂砂混砂机树脂砂混砂机2024/4/19 周五材料成形设备STD电动透气性测定仪电动透气性测定仪 SUG涂料高温高温性能试验仪涂料高温高温性能试验仪 覆膜砂流动性检测仪覆膜砂流动性检测仪 覆膜砂混砂机覆膜砂混砂机 划线检测是最常用的铸件尺寸检测方法。划线检测的划线检测是最常用的铸件尺寸检测方法。划线检测的依据是铸件图，根据铸件图中的尺寸链和尺寸公差要求，依据是铸件图，根据铸件图中的尺寸链和尺寸公差要求，借助于平台、支撑及必要的工、夹、量具，确定铸件的借助于平台、支撑及必要的工、夹、量具，确定铸件的测量基准，划线检测铸件的尺寸。测量基准，划线检测铸件的尺寸。划线检测时，一般应检测铸件图中标注的全部尺寸。划线检测时，一般应检测铸件图中标注的全部尺寸。对于成批或大量生产的铸件，在工艺对于成批或大量生产的铸件，在工艺稳定、稳定、设备正常运设备正常运行的前体下，为缩短检测时间，也可只对能代表铸件精行的前体下，为缩短检测时间，也可只对能代表铸件精度的主要尺寸和需进行机械加工的尺寸划线检测。度的主要尺寸和需进行机械加工的尺寸划线检测。2024/4/19 周五用于确定铸件的划线基准。材料成形设备u铸件尺寸的划线检测铸件尺寸的划线检测（1 1）尺寸精度检测）尺寸精度检测6.3 6.3 铸件外观质量铸件外观质量检测设备检测设备 它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。当今主要使用的三坐标测量机保障的有效工具。当今主要使用的三坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便携式测量机。测量方式大致可分为接触式与和便携式测量机。测量方式大致可分为接触式与非接触式两种。非接触式两种。对于大型铸件的三维测量，现在国际上新流行对于大型铸件的三维测量，现在国际上新流行的技术是三维摄影测量或者称为照相测量。的技术是三维摄影测量或者称为照相测量。2024/4/19 周五材料成形设备u三坐标测量机三坐标测量机（1 1）尺寸精度检测）尺寸精度检测2024/4/19 周五材料成形设备三坐标测量机三坐标测量机 三坐标测量机，它三坐标测量机，它是指在一个六面体的是指在一个六面体的空间范围内，能够表空间范围内，能够表现几何形状、长度及现几何形状、长度及圆周分度等测量能力圆周分度等测量能力的仪器。三坐标测量的仪器。三坐标测量机的测量功能包括尺机的测量功能包括尺寸精度等。寸精度等。u三坐标测量机三坐标测量机2024/4/19 周五材料成形设备三坐标测量机三坐标测量机2024/4/19 周五材料成形设备2024/4/19 周五材料成形设备 渗渗透检透检测是基于液体的毛细作用和固体染料在测是基于液体的毛细作用和固体染料在一定条件下的发光现象。一定条件下的发光现象。渗透检测用渗透检测用来检查铸件表面上的各种开口缺陷，来检查铸件表面上的各种开口缺陷，如表面裂纹、表面针孔等肉眼难以发现的缺如表面裂纹、表面针孔等肉眼难以发现的缺陷。陷。渗透检测虽然只能检测表面开口缺陷，但检测渗透检测虽然只能检测表面开口缺陷，但检测却不受工件几何形状和缺陷方向的影响。却不受工件几何形状和缺陷方向的影响。2024/4/19 周五材料成形设备（2 2）铸件表面及近表面缺陷的检测）铸件表面及近表面缺陷的检测渗渗透检测透检测 铸件表面缺陷检测较成熟的方法有渗透检测、铸件表面缺陷检测较成熟的方法有渗透检测、磁粉检测、涡流检测。磁粉检测、涡流检测。涡流检测是利用电磁感应原理，检测构件和金涡流检测是利用电磁感应原理，检测构件和金属材料表面缺陷的一种探伤方法，适属材料表面缺陷的一种探伤方法，适用于检查表用于检查表面以下一般不大于面以下一般不大于6 67 7mmmm深的缺陷。深的缺陷。涡流检测的主要缺点是不能直观显示探测出的涡流检测的主要缺点是不能直观显示探测出的缺陷大小和形状，一般只能确定出缺陷所在表面缺陷大小和形状，一般只能确定出缺陷所在表面位置和深度，另外它对工件表面上小的开口缺陷位置和深度，另外它对工件表面上小的开口缺陷的检出灵敏度不如渗透检测。的检出灵敏度不如渗透检测。2024/4/19 周五材料成形设备涡流检测涡流检测 磁粉检测适合于检测表面缺陷及表面以下数毫磁粉检测适合于检测表面缺陷及表面以下数毫米深的缺陷米深的缺陷。磁粉探伤利用工件缺陷处的漏磁场磁粉探伤利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，它利用了钢铁制品表面和近与磁粉的相互作用，它利用了钢铁制品表面和近表面缺陷表面缺陷(如裂纹，夹渣，发纹等如裂纹，夹渣，发纹等)磁导率和钢铁磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积-磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。实现了磁粉探伤。磁粉检测磁粉检测 表表面粗糙度面粗糙度是评价铸是评价铸件表面质量件表面质量的一个重的一个重要要指指标。铸标。铸造表面粗糙度的测造表面粗糙度的测量最常用的方式仍然是量最常用的方式仍然是触触针针式和样块比较法。式和样块比较法。计算机图像处理技术在铸造表面粗糙度检测中计算机图像处理技术在铸造表面粗糙度检测中应用是测量领域近年来兴起的新型测量技术。应用是测量领域近年来兴起的新型测量技术。2024/4/19 周五材料成形设备（3 3）表面粗糙度检测）表面粗糙度检测2024/4/19 周五材料成形设备检测表面粗糙度的常用方法检测表面粗糙度的常用方法1.1.比较法比较法将被测表面与粗糙度将被测表面与粗糙度标准样块相比标准样块相比较较，通过，通过视觉、触觉或其它方法视觉、触觉或其它方法进行比较后，对被测表进行比较后，对被测表面的粗糙度作出评定的面的粗糙度作出评定的（近似）方法。（近似）方法。比较法简单易行，适比较法简单易行，适合在生产现场合在生产现场使用。使用。铸造表面粗糙度比较样块铸造表面粗糙度比较样块2.2.针描法针描法 电动轮廓仪就是利用针描电动轮廓仪就是利用针描法来测量表面粗糙度的。针法来测量表面粗糙度的。针描法是利用触针直接在被测描法是利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而由电表面上轻轻划过，从而由电表直接读出表面粗糙度的表直接读出表面粗糙度的RaRa值。这种仪器适用于测定值。这种仪器适用于测定0.0250.0256.36.3 m m的的RaRa值，测量值，测量迅速方便，测值精度高。迅速方便，测值精度高。2024/4/19 周五材料成形设备2024/4/19 周五材料成形设备超级表面粗糙轮廓测量仪超级表面粗糙轮廓测量仪便携式表面粗糙度测量仪便携式表面粗糙度测量仪6.4 6.4 铸件内在质量检测设备铸件内在质量检测设备成分检测的对象主要包括：成分检测的对象主要包括：n原材料成分原材料成分n金属熔液成分金属熔液成分n铸件成分及其分布铸件成分及其分布对于纯度较高的原材料，采用化学对于纯度较高的原材料，采用化学分析方法对其成分进行检测，灵敏分析方法对其成分进行检测，灵敏度可达度可达2ppm2ppm。熔液成分复杂且对检测速度要求较熔液成分复杂且对检测速度要求较高时，采用直读光谱仪通过单次分高时，采用直读光谱仪通过单次分析直接获取各元素含量，时间最短。析直接获取各元素含量，时间最短。需掌握铸件成分分布时，可通过电需掌握铸件成分分布时，可通过电子探针或原位分析设备进行多点光子探针或原位分析设备进行多点光谱、能谱分析，以获得成分分布。谱、能谱分析，以获得成分分布。27 6.4.16.4.1 化学成分检测设备化学成分检测设备2024/4/19 周五材料成形设备在不同阶段，可以采用不同检测方法对材料的成在不同阶段，可以采用不同检测方法对材料的成分进行检测，如：分进行检测，如：n化学分析法化学分析法n光谱分析法光谱分析法n能谱分析法能谱分析法选择适当的化学试剂与材料发生充分反应，选择适当的化学试剂与材料发生充分反应，以反应物或生成物的量求算材料成分。以反应物或生成物的量求算材料成分。通过激发物质的特征光谱或分析其吸收光通过激发物质的特征光谱或分析其吸收光谱的方式检测材料中各元素种类及其含量。谱的方式检测材料中各元素种类及其含量。通过激发物质并测定激发电子能量损失的通过激发物质并测定激发电子能量损失的方式检测材料中各元素种类及其含量。方式检测材料中各元素种类及其含量。6.4.16.4.1 成分检测设备成分检测设备 （1 1）化学分析仪器）化学分析仪器n根据化学反应来确定金属的组成成分，这种方法根据化学反应来确定金属的组成成分，这种方法统称为化学分析法。统称为化学分析法。n化学分析法化学分析法 先确定所含元素种类，以相应标准溶液滴定先确定所含元素种类，以相应标准溶液滴定反应确定所含元素含量。反应确定所含元素含量。29n化学分析法分为化学分析法分为定性分析定性分析和和定量分析定量分析两种。两种。n定量分析的方法包括定量分析的方法包括重量分析法重量分析法和和容量分析法容量分析法。重量分析法重量分析法：采用适当的分离手段，使金属中被测：采用适当的分离手段，使金属中被测定元素与其它成分分离，然后用称重法来测元素含定元素与其它成分分离，然后用称重法来测元素含量。量。容量分析法容量分析法：用标准溶液（已知浓度的溶液）与金：用标准溶液（已知浓度的溶液）与金属中被测元素完全反应，然后根据所消耗标准溶液属中被测元素完全反应，然后根据所消耗标准溶液的体积计算出被测定元素的含量。的体积计算出被测定元素的含量。2024/4/19 周五材料成形设备 化学分析仪器化学分析仪器31n光谱分析法光谱分析法 激发物质原子为气态，测定气态原子发出的激发物质原子为气态，测定气态原子发出的特征光谱及强度，确定所含元素种类及含量。特征光谱及强度，确定所含元素种类及含量。（2 2）光谱分析仪）光谱分析仪2024/4/19 周五材料成形设备 光电直读光谱仪光电直读光谱仪是分析有色金属成分的快速定量分析仪器，是分析有色金属成分的快速定量分析仪器，广泛应用于冶金、机械部门，进行冶炼炉前的在线分析以及产广泛应用于冶金、机械部门，进行冶炼炉前的在线分析以及产品检验，是控制产品质量的有效手段之一。品检验，是控制产品质量的有效手段之一。33（2 2）光谱分析仪）光谱分析仪在直读光谱仪中，当分析试样被施加一定的能量后，试样瞬在直读光谱仪中，当分析试样被施加一定的能量后，试样瞬间由固态转化为气态，试样中不同元素经历激发态和基态之间间由固态转化为气态，试样中不同元素经历激发态和基态之间的翻转，放射出不同能量及频率的光子，经入射狭缝到达光栅的翻转，放射出不同能量及频率的光子，经入射狭缝到达光栅上形成不同波长的谱线。通过检测特征谱线的位置和强度，可上形成不同波长的谱线。通过检测特征谱线的位置和强度，可以求得试样中各元素的种类及含量。以求得试样中各元素的种类及含量。光谱分析采用了比较法分析元素含量，需要利用标准试样制光谱分析采用了比较法分析元素含量，需要利用标准试样制作标准曲线，再以对比标准曲线的方式分析被测合金元素。作标准曲线，再以对比标准曲线的方式分析被测合金元素。直读光谱仪工作原理直读光谱仪工作原理34（2 2）光谱分析仪）光谱分析仪 1 1、采用高稳定的激发光源，激发频率可变，可达到最佳采用高稳定的激发光源，激发频率可变，可达到最佳的分析效果。的分析效果。2 2、分析速度快，分析速度快，2020秒内测完所有通道的化学成分，重复秒内测完所有通道的化学成分，重复性好、稳定性好，适合炼炉前快速分析。性好、稳定性好，适合炼炉前快速分析。3 3、精度高，相对误差约为、精度高，相对误差约为1%1%。4 4、使用成本低。、使用成本低。5 5、可用于黑色金属和有色金属的快速定量分析，分析基体、可用于黑色金属和有色金属的快速定量分析，分析基体可多达可多达6 6个，合金可达个，合金可达100100多种。多种。光电直读光谱仪特点光电直读光谱仪特点35（2 2）光谱分析仪）光谱分析仪 热分析法是通过测定伴随着物质的温度变化和热分析法是通过测定伴随着物质的温度变化和化学反应的进行而发生的热力学性质、物理学性化学反应的进行而发生的热力学性质、物理学性质的变化质的变化,进而确定物质结构的热变化以及化学进而确定物质结构的热变化以及化学反应常数的一种方法。反应常数的一种方法。（3 3）热分析仪）热分析仪 热分析法具有快速、简便、准确和费用低廉等热分析法具有快速、简便、准确和费用低廉等优点，在现代铸造车间里，越来越多的采用这种优点，在现代铸造车间里，越来越多的采用这种方法进行炉前快速检测以控制生产过程。方法进行炉前快速检测以控制生产过程。它可以用来测定合金的主要化学成分它可以用来测定合金的主要化学成分(如铸铁如铸铁的碳当量、碳量和硅量的碳当量、碳量和硅量)；测定合金的共晶团数；测定合金的共晶团数目；预测灰铸铁的机械性能；测定合金的铸造性目；预测灰铸铁的机械性能；测定合金的铸造性能；测定球墨铸铁的球化率等。能；测定球墨铸铁的球化率等。直读光谱仪：直读光谱仪：检验检验SiSi、P P、MnMn、MgMg以及其它以及其它 合合金元素（非常适合铸钢）金元素（非常适合铸钢）碳硫分析：碳硫分析：检验检验C C、S S含量含量（直读光谱仪对高碳铁水的碳量检测稳定性（直读光谱仪对高碳铁水的碳量检测稳定性差）差）热分析法热分析法 2024/4/19 周五材料成形设备应用实例应用实例 铁水炉前快速分析，以便适时检测和调节控铁水炉前快速分析，以便适时检测和调节控制金属液成分。制金属液成分。电子探针电子探针X X射线显微分析仪（简称电子探针，射线显微分析仪（简称电子探针，EPMAEPMA），），是在电子光学和是在电子光学和X X射线光谱原理的基础上发展起来的一种射线光谱原理的基础上发展起来的一种微区成分分析的仪器。微区成分分析的仪器。（3 3）电子探针分析仪）电子探针分析仪2024/4/19 周五材料成形设备显微结构分析显微结构分析元素分析范围广元素分析范围广 定量分析准确度高定量分析准确度高检测极限（日常工作）：检测极限（日常工作）：WDSWDS（光谱仪）光谱仪）：0.01%0.01%左右左右 EDSEDS（能谱仪）：（能谱仪）：0.1%0.1%左右左右不损坏试样、分析速度快不损坏试样、分析速度快（3 3）电子探针分析仪电子探针分析仪特点特点2024/4/19 周五材料成形设备电子探针可以对试样中微小区域电子探针可以对试样中微小区域(微米级微米级)的化学组成进行的化学组成进行定性或定量分析。定性或定量分析。可以进行点、线扫描可以进行点、线扫描(得到层成分分布信息得到层成分分布信息)、面扫描分析、面扫描分析(得到成分面分布图像得到成分面分布图像)。由于电子探针技术具有操作迅速简便、实验结果的解释直由于电子探针技术具有操作迅速简便、实验结果的解释直截了当、分析过程不损坏样品、测量准确度较高等优点，截了当、分析过程不损坏样品、测量准确度较高等优点，故在冶金、地质、电子材料、生物、医学、考古以及其故在冶金、地质、电子材料、生物、医学、考古以及其它领域中得到日益广泛地应用，是矿物测试分析和样品它领域中得到日益广泛地应用，是矿物测试分析和样品成分分析的重要工具。成分分析的重要工具。（3 3）电子探针分析仪电子探针分析仪41三种基本分析方法：三种基本分析方法：面扫描分析面扫描分析点分析点分析定性分析定性分析定量分析定量分析线扫描分析线扫描分析按所使用的按所使用的X X射线谱仪，可分为能谱分析和波谱分析。射线谱仪，可分为能谱分析和波谱分析。（3 3）电子探针分析仪电子探针分析仪2024/4/19 周五材料成形设备6.4.2 6.4.2 组织分析设备组织分析设备n微观组织分析微观组织分析光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜扫描电子显微镜扫描电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜低倍率金相组织观察低倍率金相组织观察高倍率金相组织观察及相结构及组织分析高倍率金相组织观察及相结构及组织分析n介观组织分析介观组织分析超声波探伤设备超声波探伤设备X光透视设备光透视设备43原子力显微镜原子力显微镜原子力显微像原子力显微像透射电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微像透射电子显微像扫描电子显微镜扫描电子显微镜扫描电子显微像扫描电子显微像碳纳米管碳纳米管光学显微镜观察光学显微镜观察电子和原子力显微镜观察电子和原子力显微镜观察2024/4/19 周五材料成形设备6.4.2 6.4.2 组织分析设备组织分析设备 光学显微分析是利用可见光观察物体的表面新光学显微分析是利用可见光观察物体的表面新貌和内部结构。貌和内部结构。鉴定晶体的光学性质透明晶体的观察可利用透鉴定晶体的光学性质透明晶体的观察可利用透射显微镜，如偏光显微镜。射显微镜，如偏光显微镜。而对于不透明物体来说就只能使用反射式显微而对于不透明物体来说就只能使用反射式显微镜，即金相显微镜。镜，即金相显微镜。1 1）光学显微镜）光学显微镜2024/4/19 周五材料成形设备 按使用目镜的数目可分为三目，双目和单目显微按使用目镜的数目可分为三目，双目和单目显微镜；按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体镜；按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜；按观察对像可分为生物和金相显微镜视觉显微镜；按观察对像可分为生物和金相显微镜等；按光源类型可分为普通光、荧光、红外光和激等；按光源类型可分为普通光、荧光、红外光和激光显微镜等；光显微镜等；。常用的显微镜有双目连续变倍体视显微镜、金相常用的显微镜有双目连续变倍体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、紫外荧光显微镜等。显微镜、偏光显微镜、紫外荧光显微镜等。1 1）光学显微镜）光学显微镜光学显微镜的分类方法光学显微镜的分类方法2024/4/19 周五材料成形设备 金相显微镜是观察金相组织的。偏光显微镜对金相显微镜是观察金相组织的。偏光显微镜对各种透明的晶体、岩石、矿物以及具有双折射的各种透明的晶体、岩石、矿物以及具有双折射的物质进行观察和签定，也可用于纺织、化纤行业物质进行观察和签定，也可用于纺织、化纤行业对纺织纤维进行检验。对纺织纤维进行检验。1 1）光学显微镜）光学显微镜2024/4/19 周五材料成形设备1 1）光学显微镜）光学显微镜48 与数字图像采集及分析设备的结合应用，强化了微观组与数字图像采集及分析设备的结合应用，强化了微观组与数字图像采集及分析设备的结合应用，强化了微观组与数字图像采集及分析设备的结合应用，强化了微观组织的分析能力。织的分析能力。织的分析能力。织的分析能力。1 1）光学显微镜）光学显微镜492024/4/19 周五材料成形设备金相显微镜种类金相显微镜种类2024/4/19 周五材料成形设备XJPXJP3A3A型金相显微镜的构造型金相显微镜的构造1 1载物台载物台2 2物镜物镜3 3目镜目镜4 4视场光栏视场光栏5 5孔径光栏孔径光栏6 6底座底座7 7物镜转换器物镜转换器8 8纵动手轮纵动手轮9 9横动手轮横动手轮1010粗调焦手轮粗调焦手轮1111细调焦手轮细调焦手轮1212灯泡灯泡1313变压器变压器2024/4/19 周五材料成形设备2 2）电子显微镜）电子显微镜 电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。倍数下成像的仪器。现代电子显微镜最大放大倍率超过现代电子显微镜最大放大倍率超过300万倍，分辨力可万倍，分辨力可达达0.3纳米，能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排纳米，能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。列整齐的原子点阵。电子显微镜主要用于高倍率金相组织观察及相结构及组电子显微镜主要用于高倍率金相组织观察及相结构及组织分析。织分析。53扫描电子显微镜（扫描电子显微镜（SEMSEM）透射电子显微镜（透射电子显微镜（TEM)TEM)2 2）电子显微镜）电子显微镜54SEMSEM用于材料分析的特点用于材料分析的特点n仪器分辨率高仪器分辨率高n仪器放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍）仪器放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍），且连续可调，且连续可调n图像景深大，富有立体感图像景深大，富有立体感n试样制备简单试样制备简单n可做综合分析可做综合分析2024/4/19 周五材料成形设备（1 1）扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEMSEM）断口微观形貌的观察断口微观形貌的观察金相组织的观察金相组织的观察其他应用其他应用样品表面微观形貌观察样品表面微观形貌观察（如磨损表面、表面形态）（如磨损表面、表面形态）高分子复合材料及无机非高分子复合材料及无机非金属材料方面的应用金属材料方面的应用表面形貌衬度的应用表面形貌衬度的应用2024/4/19 周五材料成形设备按断口微观形貌分类按断口微观形貌分类 A A 断口微观形貌的观察断口微观形貌的观察韧窝断口韧窝断口解理断口解理断口准解理断口准解理断口沿晶断口沿晶断口疲劳断口疲劳断口表面形貌衬度的应用表面形貌衬度的应用2024/4/19 周五材料成形设备A A 断口微观形貌的观察断口微观形貌的观察疲劳断口疲劳断口韧窝断口韧窝断口准解理断口准解理断口沿晶断口沿晶断口解理断口解理断口2024/4/19 周五材料成形设备SiCSiC纤维增强复合材料拉伸断口纤维增强复合材料拉伸断口2024/4/19 周五材料成形设备B B 金相组织的观察金相组织的观察珠光体组织珠光体组织马氏体组织马氏体组织表面形貌衬度的应用表面形貌衬度的应用2024/4/19 周五材料成形设备磨损表面形貌观察磨损表面形貌观察C C 其他应用其他应用2024/4/19 周五材料成形设备材料表面形态（组织）观察材料表面形态（组织）观察2024/4/19 周五材料成形设备6.4.3 6.4.3 力学性能检测设备力学性能检测设备63 金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力，其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、能力，其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。料性能极其重要的指标。万能材料试验机万能材料试验机 用于进行拉伸、压用于进行拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪缩、弯曲、剥离、剪切机摩擦试验。包括切机摩擦试验。包括电动机械、液压、便电动机械、液压、便携式及自动试验系统。携式及自动试验系统。万能材料试验机万能材料试验机适合于拉伸及压缩等力学特适合于拉伸及压缩等力学特适合于拉伸及压缩等力学特适合于拉伸及压缩等力学特性的测试应用。性的测试应用。性的测试应用。性的测试应用。主要用于铸件本体截取的试主要用于铸件本体截取的试主要用于铸件本体截取的试主要用于铸件本体截取的试样力学性能研究，或随铸力样力学性能研究，或随铸力样力学性能研究，或随铸力样力学性能研究，或随铸力学试棒的力学性能研究。学试棒的力学性能研究。学试棒的力学性能研究。学试棒的力学性能研究。设备关键参数：设备关键参数：设备关键参数：设备关键参数：l l最大载荷最大载荷最大载荷最大载荷l l速度范围速度范围速度范围速度范围 l l测试精度测试精度测试精度测试精度6.4.3 6.4.3 力学性能检测设备力学性能检测设备64 对于铸件内对于铸件内部缺陷，常用的无损检测方法部缺陷，常用的无损检测方法是是射射线检测线检测和和超声检测超声检测。2024/4/19 周五材料成形设备 6.4.4 6.4.4 铸件内部缺陷检测设备铸件内部缺陷检测设备（1 1）超声检测）超声检测 超声检测是利用材料本身或内部缺陷的升学性质对超声波超声检测是利用材料本身或内部缺陷的升学性质对超声波传播的影响，非破坏性地探测材料内部和表面的缺陷（如裂传播的影响，非破坏性地探测材料内部和表面的缺陷（如裂纹、气泡、夹渣等）的大小、形状和分布情况以及测定材料纹、气泡、夹渣等）的大小、形状和分布情况以及测定材料的性质。的性质。66（1 1）超声检测）超声检测67 主要优势表现在：检测灵敏度高，可以探测细主要优势表现在：检测灵敏度高，可以探测细小的裂纹；具有大的穿透能力，可以探测厚截面小的裂纹；具有大的穿透能力，可以探测厚截面铸件。铸件。主要局限性在于：对于轮廓尺寸复杂和指向性主要局限性在于：对于轮廓尺寸复杂和指向性不好的断开性缺陷的反射波形解释困难；对于不不好的断开性缺陷的反射波形解释困难；对于不合意的内部结构，例如晶粒大小、组织结构、多合意的内部结构，例如晶粒大小、组织结构、多孔性、夹杂含量或细小的分散析出物等，同样妨孔性、夹杂含量或细小的分散析出物等，同样妨碍波形解释；另外，检测时需要参考标准试块。碍波形解释；另外，检测时需要参考标准试块。2024/4/19 周五材料成形设备（1 1）超声检测）超声检测 在球化率测定中在球化率测定中,超声波检测技术也发挥了它强超声波检测技术也发挥了它强大的优势大的优势。2024/4/19 周五材料成形设备 一般用一般用X X射线或射线或射线作为射线源。射线作为射线源。X X射线检测是利用射线穿过物质，并被其衰减射线检测是利用射线穿过物质，并被其衰减来实现检测的。当铸件置于射线场照射时，射线来实现检测的。当铸件置于射线场照射时，射线的辐射强度就会受到铸件内部缺陷的影响。穿过的辐射强度就会受到铸件内部缺陷的影响。穿过铸件射出的辐射强度随着缺陷大小、性质的不同铸件射出的辐射强度随着缺陷大小、性质的不同而有局部的变化，形成缺陷的射线图，通过射线而有局部的变化，形成缺陷的射线图，通过射线胶片等方法予以胶片等方法予以记录。记录。（2 2）射线检测）射线检测2024/4/19 周五材料成形设备X X射线检测射线检测 射线照相所获得的缺陷图像直观，可显现出缺陷的射线照相所获得的缺陷图像直观，可显现出缺陷的形状、大小、数量、平面位置及分布范围，但不能形状、大小、数量、平面位置及分布范围，但不能给出缺陷的高度，需要采取特殊措施和计算才能粗给出缺陷的高度，需要采取特殊措施和计算才能粗略确定。略确定。x x x x射线透照法主要应用在铸件中出现的诸如裂纹、射线透照法主要应用在铸件中出现的诸如裂纹、射线透照法主要应用在铸件中出现的诸如裂纹、射线透照法主要应用在铸件中出现的诸如裂纹、孔洞和夹杂等缺陷的辨识和评价。孔洞和夹杂等缺陷的辨识和评价。孔洞和夹杂等缺陷的辨识和评价。孔洞和夹杂等缺陷的辨识和评价。X X射线检测射线检测 利用材料内部缺陷对利用材料内部缺陷对X X射线的衰减不同，检测铸件内部铸射线的衰减不同，检测铸件内部铸件内部缺陷。件内部缺陷。X X射射射射线线线线源源源源X X射射射射线线线线探探探探测测测测器器器器被测材料被测材料缺陷缺陷2024/4/19 周五材料成形设备（2 2）X X射线检测射线检测72 X X射线检测效果最好，但对于大厚度的大型铸射线检测效果最好，但对于大厚度的大型铸件，件，超声检测是很有效的，可以比较精确地测出超声检测是很有效的，可以比较精确地测出内部缺陷的位置、当量大小和分布情况。内部缺陷的位置、当量大小和分布情况。计算机层析照相法（计算机层析照相法（CTCT）是最近发展起来的检）是最近发展起来的检测精度很高的射线检测方法，而且给出缺陷的三测精度很高的射线检测方法，而且给出缺陷的三维成像，但由于设备比较昂贵，使用成本高，目维成像，但由于设备比较昂贵，使用成本高，目前尚未普及，但这种新技术代表了高清晰度射线前尚未普及，但这种新技术代表了高清晰度射线检测技术发展的方向。检测技术发展的方向。