Дефекты и контроль качества сварных соединений. Виды дефектов и методы контроля деталей автомобилей Общие сведения и организация контроля

Для обеспечения надежной работы машин большое значение имеет периодический контроль их состояния при эксплуата­ционном обслуживании.

Для определения степени износа и обнаружения появив­шихся в процессе изготовления или эксплуатации дефектов деталей производятся различные технические измерения.

Дефект - это отдельное несоответствие того или иного из­делия или детали установленным требованиям. Дефекты бы­вают явными и скрытыми, критическими и некритическими. При наличии критического дефекта использование детали по назначению невозможно.

По происхождению дефекты бывают производственными и эксплуатационными.

К производственным дефектам относятся: усадочные раковины - полости, образующиеся при остывании металла; неметаллические включения, попадающие в металл извне; неравномерность химического состава металла в отливках; волосные трещины, образующиеся внутри толстого проката; закалочные трещины - разрывы металла в процессе закал­ки. Сюда же можно отнести трещины в зоне сварного шва; не­провары -отсутствие сплавления между основным и наплав­ленным металлом, а также между отдельными слоями при многослойной сварке.

К эксплуатационным дефектам относятся: трещины ус­талости -разрывы в детали вследствие длительного действия высоких переменных напряжений, которые возникают в мес­тах концентрации напряжений. Ширина раскрытия трещин усталости не превышает нескольких микрометров. К эксплуа­тационным дефектам также можно отнести:

Коррозионные поражения металла в результате химичес­кого и электрохимического воздействия, масштаб которых за­висит от агрессивности среды. Коррозия может быть сплош­ной, точечной,ячейковой;

Трещины ползучести, которые возникают в металлах по границам зерен при высоких температурах;

Термические трещины, возникающие при резкой смене температур, при недостаточной смазке и заеданиях поверхно­стей трущихся деталей;

Трещины-надрывы, возникающие при перегрузке дета­лей при работе в нерасчетном режиме.

Дефекты геометрии трубы могут быть как производствен­ными, так и эксплуатационными: вмятина; гофр - чередую­щиеся поперечные выпуклости и вогнутости стенки трубы, приводящие к излому оси трубы. Эрозия, вмятина в прокате, риска, расслоение, утонение стенки трубы.

Эксплуатация трубопровода при наличии опасных де­фектов допускается при введении ограничений на режимы перекачки.

Причинами дефектов и разрушения валов могут быть при­чины металлургического характера, когда имеются дефекты в заготовках: поверхностные и внутренние трещины, расслое­ния и разрывы вследствие механических и термических на­пряжений, возникающих при изготовлении прутков.

Наиболее опасными с точки зрения возникновения устало­стных трещин являются сечения, в которых изменяется диа­метр вала (галтельные переходы) и шпоночные пазы в местах посадки рабочего колеса на вал и под муфтой. Разрушение вала может произойти под рабочим колесом под действием цик­лических нагрузок. Местом зарождения трещин являются шпоночные канавки, где условия работы материала наибо­лее тяжелые.

Кроме перечисленных дефектов существуют следующие отклонения формы отдельных деталей от проектной: овальность, конусность, бочкообразность, изогнутость, неплоскостность. Существуют также отклонения относительного распо­ложения отдельных деталей в собранном узле: перекос осей и непараллельность, торцевое биение, несоосность, радиальное биение, несимметричность.

Объективная информация о техническом состоянии меха­низмов получается с помощью средств технической диагнос­тики-информационно-измерительного комплекса, позволя­ющего анализировать и накапливать информацию. В основу количественной оценки технического состояния положен ди­агностический параметр. В качестве параметров могут исполь­зоваться: мощность навалу; давление; температура; парамет­ры вибрации и т. д.

При диагностировании оборудования и трубопроводов ис­пользуют следующие важные понятия.

Работоспособность - состояние механизма или иного объекта, при котором он способен выполнять свои функции.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работос­пособности механизма или иного объекта (понятие вероятно­стное).

Неисправность - состояние объекта, при котором он не соответствует одному из требований техдокументации.

Безотказность -свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени (вре­мени наработки).

Долговечность - свойство механизма сохранять работос­пособность до наступления предельного состояния при установ­ленной системе технического обслуживания и ремонта (ТОР).

Срок службы - это все календарное время эксплуатации оборудования (например, насоса) до предельного износа.

Надежность - это свойство объекта выполнять заданные функции. Это главный качественный показатель объекта. Ос­новной показатель надежности - вероятность безотказной работы, которую называют функцией надежности.

В разные периоды эксплуатации насосов частота (ин­тенсивность) отказов разная (рис.1). Здесь три периода: I - приработки; II - нормальной эксплуатации; III - старения.

Природа высокой интенсивности отказов (период!) заклю­чается в неидеальности изготовления деталей и незамеченных дефектах.

Рис.1.Типичный график интенсивности отказов механизмов в процессе эксплуатации

Период внезапных отказов II неустраним, их интенсивность невелика до тех пор, пока износ деталей не достигает некото­рой величины - после чего наступает период старения III.

Для оценки параметров надежности насоса необходимо выбрать элемент, лимитирующий надежность. Для насосов такими элементами являются торцовые уплотнения (средняя наработка 3500 ч), щелевые уплотнения (6300 ч), подшипни­ки (12000 ч), валы (60000 ч). Главный резерв повышения па­раметров надежности насоса-повышение качества торцовых уплотнений.

Межремонтный ресурс насосного оборудования колеблет­ся в пределах 4000-8000 ч. Около 30% всех отказов падают на торцовые уплотнения валов, 15%--на подшипники, 9% - на маслосистему. Повышенная вибрация вызывает до 10% отказов. По вине персонала - до 12%.

Основной причиной снижения КПД насосов (до 3%) явля­ется износ щелевого уплотнения и рост перетока нефти из по­лости нагнетания во всасывающий патрубок.

Пагубно на состоянии насосов сказывается вибрация, при которых детали испытывают знакопеременные нагрузки и быстро разрушаются. В первую очередь разрушаются подшип­ники и соединительные муфты. Вибрация ослабляет крепле­ние узлов к фундаменту и узлов между собой.

Не существует машин с идеальным качеством изготовле­ния, поэтому невозможно ликвидировать все процессы, вызывающие вибрацию насосов. Центр масс ротора никогда не со­впадает с осью вращения вала. Сила механического дебалан­са является основным источником появления вынужденных гармоник вибрации роторных машин. Рост амплитуд отдель­ных гармоник вибрации используется в качестве диагности­ческого признака наличия дефектов. В 90% случаев аварий­ной остановки насоса этому предшествует резкое увеличение амплитуды вибраций.

Диагностический метод эксплуатации оборудования сво­дится к сопоставлению диагностического параметра с допус­тимым значением. Вибрационная диагностика основана на использовании среднеквадратичного значения виброскорос­ти (мм/с), например, крышки или корпуса подшипника.

Неразрушающий контроль (НК) позволяет обнаружить дефекты и проверить качество деталей без нарушения их пригодности к использованию по назначению. Перечислим несколько существующих методов неразрушающего конт­роля.

Визуально-оптический метод позволяет выявить относи­тельно крупные трещины, механические повреждения, оста­точную деформацию.

Капиллярный метод основан на увеличении контраста между дефектами и бездефектным материалом с помощью спе­циальных проникающих жидкостей.

Ультразвуковой контроль позволяет определить коорди­наты и площадь дефекта. Шуп должен плотно прилегать к по­верхности изделия.

Магнитная дефектоскопия основана на том, что дефекты изделий вызывают искажения магнитного поля, наведенного в изделии.

Гамма-дефектоскопия позволяет выявить скрытые дефек­ты с помощью портативных и маневренных приборов.

Важнейшими характеристиками методов неразрушающе­го контроля являются чувствительность и производитель­ность. Чувствительность определяется наименьшими разме­рами выявляемого дефекта. Вышеперечисленные методы по­зволяют обнаружить трещины раскрытием более 0,001 мм.

Гаммаграфический метод фиксирует трещины, глубина кото­рых составляет 5% от толщины детали.

Неразрушающий контроль валов насосов и электродвига­телей проводится с применением визуального, ультразвуково­го и магнитопорошкового методов при входном контроле, так и при эксплуатации и ремонте. При этом выявляются поверх­ностные и внутренние трещиноподобные дефекты, раковины и другие нарушения сплошности материала. НК проводится через каждые 10-16 тыс. ч наработки вала в зависимости от мощности и количества пусков насоса.

При выполнении послестроительной дефектоскопии про­изводится проверка:

Внутренней геометрии труб и состояние стенок после ук­ладки и засыпки трубопровода;

Сплошности изоляционного покрытия после его засыпки методом катодной поляризации.

Внутренняя геометрия (вмятины и изгибы) проверяется пропуском калибровочного устройства (снаряда-профилемера) в потоке воды или воздуха. Пропуск осуществляется по техно­логии пропуска очистного устройства.

Внутритрубная дефектоскопия проводится с целью обна­ружения трещин и других дефектов в стенках труб и сварных соединениях. Она проводится в потоке воздуха, природного газа или воды. Режим работы компрессорной или насосной станции должен быть согласован со скоростью перемещения снаряда (обычно используется скорость около 1,0 м/с). Приуве- личении скорости дефектоскопа он дает искаженные данные.

Обнаружение дефектов тела трубы осуществляется внутритрубной инспекцией с помощью снарядов-профилемеров и снарядов-дефектоскопов. Обобщенно их называю внутритрубными инспекционными снарядами (ВИС).

ВИС - это интеллектуальные инспекционные поршни, имеющие стальной корпус и полиуретановые диски. Внутри-трубные инспекционные снаряды имеют опорные ролики и средства обнаружения типа «трансмиттер». Известны случаи преодоления поршнями расстояний свыше 850 км без установ­ки промежуточных камер пуска-приема.

Снаряд-профилемер - это электронно-механический сна­ряд, оснащенный рычажными датчиками, которые измеряют проходное сечение, положение сварных швов, овальностей, вмятин и гофров. Искривление оси трубопровода фиксирует­ся индикатором поворота по взаимному положению осей двух секций профилемера. Пройденное снарядом расстояние опре­деляется с помощью измерительных колес. Привязка обнару­женных дефектов к определенным сечениям трассы осуществ­ляется с помощью специальных маркеров.

Для внутренней дефектоскопии применяются ультразву­ковые и магнитные снаряды-дефектоскопы (табл. 1). Ком­пьютеризированное диагностическое устройство использу­ет метод регистрации отраженных импульсных ультразву­ковых сигналов от внутренней и внешней поверхностей трубы. При этом датчик погружен в поток нефти. Толщина стенки определяется по времени запаздывания второго сиг­нала. Кроме того, сигнал отражается от несплошностей в металле трубы.

Таблица 1. Технические характеристики магнитных снарядов-дефектоскопов при диаметре трубопровода 1220 мм.

Для более полного обследования необходимо комплексное диагностирование, основанное на различных физических яв­лениях, потому что внутритрубные измерительные снаряды не выявляют напряженное состояние трубы.

С технической точки зрения техническая диагностика тру­бопроводов включает в себя следующие действия:

Обнаружение дефектов на трубопроводе;

Проверку изменения проектного положения трубопрово­да, его деформаций и напряженного состояния;

Оценку коррозионного состояния и защищенности трубо­проводов от коррозии;

Контроль технологических параметров транспорта про­дукта;

Интегральную оценку работоспособности трубопроводов, прогнозирование сроков службы и остаточного ресурса трубо­провода.

Система комплексной диагностики линейной части трубо­проводов базируется на использовании следующих методов контроля:

Статистических методов оценки эксплуатационных свойств элементов антикоррозийной защиты и интенсивности отказов;

Диагностики состояния металла труб с помощью внутритрубных инспекционных приборов, а также металлографичес­ких методов оценки;

Диагностики электрохимической и биологической актив­ности среды на потенциально опасных участках трассы;

Контрольной шурфовки и периодических гидравлических переиспытаний потенциально опасных участков трубопровода.

Выбор интервала времени между измерениями диагности­ческого параметра зависит от его чувствительности к измене­нию состояния объекта и от степени развития дефекта. Так процесс разрушения подшипника качения от начала появле­ния дефекта занимает 2-3 месяца.

Дополнительный дефектоскопический контроль включает идентификацию дефекта, обнаруженного инспекционным снарядом. Идентификация дефекта заключается в определе­нии типа, границ и размеров дефекта. Контроль проводится персоналом, прошедшим обучение и аттестацию по методам неразрушающего контроля.

При контроле деталей очень важно проверять их на наличие скрытых дефектов (поверхностных и внутренних трещин). Этот контроль особенно необходим для деталей, от которых зависит безопасность движения автомобиля.

Существует большое количество различных методов обнаружения скрытых дефектов на деталях. В авторемонтном производстве нашли применение следующие методы: опрессовки, красок, люминесцентный, намагничивания, ультразвуковой.

Метод опрессовки применяют для обнаружения скрытых дефектов в полых деталях. Опрессовку деталей производят водой (гидравлический метод) и сжатым воздухом (пневматический метод).

Метод гидравлического испытания применяют для выявления трещин в корпусных деталях (блок и головка цилиндров). Испытание производится на специальных стендах, которые обеспечивают герметизацию всех отверстий в контролируемых деталях. При испытании полость детали заполняют горячей водой под давлением 0,3.. .0,4 МПа. О наличии трещин судят по подтеканию воды.

Метод пневматического испытания применяют при контроле на герметичность таких деталей, как радиаторы, баки, трубопроводы и др. Полость детали в этом случае заполняют сжатым воздухом под давлением, соответствующим техническим условиям на испытание, и затем погружают в ванну с водой. Выходящие из трещины пузырьки воздуха укажут место нахождения дефектов.

Метод красок основан на свойстве жидких красок к взаимной диффузии. При этом методе на контролируемую поверхность детали, предварительно обезжиренную в растворителе, наносят красную краску, разведенную керосином. Краска проникает в трещины. Затем красную краску смывают растворителем, и поверхность детали покрывают белой краской. Через несколько секунд на белом фоне проявляющей краски появляется рисунок трещины, увеличенной по ширине в несколько раз. Этот метод позволяет обнаруживать трещины, ширина которых не менее 20 мкм.

Люминесцентный метод основан на свойстве некоторых веществ светиться при облучении их ультрафиолетовыми лучами. При контроле деталей этим методом ее сначала погружают в ванну с флюоресцирующей жидкостью, в качестве которой применяют смесь из 50% керосина, 25% бензина и 25% трансформаторного масла с добавкой флюоресцирующего красителя (дефектоля) или эмульгатора ОП-7 в количестве 3 кг на 1 м3 смеси. Затем деталь промывают водой, просушивают струей теплого воздуха и припудривают порошком силикагеля. Силикагель вытягивает флюоресцирующую жидкость из трещины на поверхность детали. При облучении детали ультрафиолетовыми лучами порошок силикагеля, пропитанный флюоресцирующей жидкостью, будет ярко светиться, обнаруживая границы трещины. Люминесцентные дефектоскопы применяют при обнаружении трещин шириной более 10 мкм в деталях, изготовленных из немагнитных материалов.

Метод магнитной дефектоскопии нашел наиболее широкое применение при контроле скрытых дефектов в автомобильных деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Для обнаружения дефектов этим методом деталь сначала намагничивают. Магнитные силовые линии, проходя через деталь и встречая на своем пути дефект (например, трещину), огибают его как препятствие с малой магнитной проницаемостью. При этом над дефектом образуется поле рассеивания магнитных силовых линий, а на краях трещины -- магнитные полюсы.

Для того чтобы обнаружить неоднородность магнитного поля, деталь поливают суспензией, состоящей из 50%-ного раствора керосина и трансформаторного масла, в котором во взвешенном состоянии находится мельчайший магнитный порошок (окись железа -- магнетит). При этом магнитный порошок будет притягиваться краями трещины и четко обрисует ее границы.

Намагничивание деталей производят на магнитных дефектоскопах, которые различают по способу намагничивания. Для выявления в деталях продольных трещин применяют дефектоскопы циркулярного намагничивания, а для поперечных -- дефектоскопы продольного намагничивания внешним полем. Для обнаружения трещин любого направления используют дефектоскопы комбинированного намагничивания. В дефектоскопах циркулярного намагничивания магнитное поле создается за счет прохождения через деталь переменного тока большой силы (до 1000...4000 А).

В дефектоскопах продольного намагничивания магнитное поле создается за счет помещения детали в соленоид, питаемый постоянным или переменным током.

Дефектоскопы комбинированного намагничивания являются универсальными, так как они совмещают в себе принципы циркулярного и продольного намагничиваний и, следовательно, позволяют обнаружить трещины любых направлений.

К числу дефектоскопов комбинированного намагничивания относятся дефектоскопы М-217 и УМД-9000, выпускаемые нашей промышленностью. Дефектоскоп М-217 рассчитан на контроль деталей диаметром до 90 мм и длиной 900 мм при максимальной силе тока циркулярного намагничивания до 4500 А. Универсальный магнитный дефектоскоп УМД-9000 применяется при контроле более крупных деталей, так как он обеспечивает ток циркулярного намагничивания до 10 000 А.

После контроля на магнитных дефектоскопах детали необходимо размагнитить. Это достигается при переменном токе путем медленного вывода детали из соленоида, а при постоянном -- за счет изменения полярности при постепенном уменьшении силы тока.

Метод магнитной дефектоскопии обладает высокой производительностью и позволяет обнаруживать трещины шириной до 1 мкм.

Ультразвуковой метод обнаружения скрытых дефектов основан на свойстве ультразвука проходить через металлические изделия и отражаться от границы двух сред, в том числе и от дефекта.

В зависимости от способа приема сигнала от дефекта различают два метода ультразвуковой дефектоскопии: просвечивания и импульсный.

Метод просвечивания основан на появлении звуковой тени за дефектом. В этом случае излучатель ультразвуковых колебаний находится по одну сторону от дефекта, а приемник - по другую

Если в детали имеется дефект, то ультразвуковые колебания отразятся от дефекта, и на экране трубки появится промежуточный всплеск.

Путем сопоставления расстояний между импульсами на экране электронно-лучевой трубки и размеров детали можно определить не только местонахождение дефекта, но и глубину его залегания.

Метод ультразвуковой дефектоскопии обладает очень высокой чувствительностью и применяется при обнаружении внутренних дефектов в деталях (трещин, раковин, шлаковых включений и т. п.).

В авторемонтном производстве нашли применение ультразвуковые дефектоскопы ДУК-66ПМ, УД-10УА. Дефектоскоп УД-10УА работает на частотах 0,8 МГц. Максимальная глубина прозвучивания для стальных деталей 2,6 м, а минимальная 7 мм.

Контроль размеров и формы рабочих поверхностей деталей. Наибольшее внимание при контроле и сортировке деталей уделяется определению геометрических размеров и формы их рабочих поверхностей. Контроль деталей по этим параметрам позволяет оценить величину их износа и решить вопрос о возможности их дальнейшего использования. При контроле размеров деталей в авторемонтном производстве используют как универсальный измерительный инструмент, так и пневматические методы контроля.

К универсальному измерительному инструменту относятся: микрометры, штангенциркули, индикаторные нутромеры, микрометрические штихмасы и др.

Широкое применение получил также пневматический метод контроля размеров деталей. Этот метод измерения бесконтактный, поэтому точность измерения не зависит от износа инструмента. Пневматический метод используется при измерении наружных и внутренних размеров.

Погрешности в геометрической форме деталей определяют путём их измерения в нескольких направлениях в поперечном сечении и нескольких поясах по длине. Сопоставляя эти замеры, находят овальность, конусность, бочкообразность и другие отклонения от правильной геометрической формы.

При контроле деталей очень важно проверять их на наличие скрытых дефектов (поверхностных и внутренних трещин). Этот контроль особенно необходим для деталей, от которых зависит безопасность эксплуатации.

Существует большое количество различных методов обнаружения скрытых дефектов на деталях. В ремонтном производстве нашли применение следующие методы: опрессовки, красок, люминесцентный, намагничивания, ультразвуковой.

Метод опрессовки применяют для обнаружения скрытых дефектов в полых деталях. Опрессовку деталей производят водой (гидравлический метод) и сжатым воздухом (пневматический метод).

Метод гидравлического испытания применяют для выявления трещин в корпусных деталях (блок и головка цилиндров). Испытание производится на специальных стендах, которые обеспечивают герметизацию всех отверстий в контролируемых деталях. При испытании полость детали заполняют горячей водой под давлением 0,3.. .0,4 МПа. О наличии трещин судят по подтеканию воды.

Метод пневматического испытания применяют при контроле на герметичность таких деталей, как радиаторы, баки, трубопроводы и др. Полость детали в этом случае заполняют сжатым воздухом под давлением, соответствующим техническим условиям на испытание, и затем погружают в ванну с водой. Выходящие из трещины пузырьки воздуха укажут место нахождения дефектов.

Метод красок основан на свойстве жидких красок к взаимной диффузии. При этом методе на контролируемую поверхность детали, предварительно обезжиренную в растворителе, наносят красную краску, разведенную керосином. Краска проникает в трещины. Затем красную краску смывают растворителем, и поверхность детали покрывают белой краской. Через несколько секунд на белом фоне проявляющей краски появляется рисунок трещины, увеличенной по ширине в несколько раз. Этот метод позволяет обнаруживать трещины, ширина которых не менее 20 мкм.

Люминесцентный метод основан на свойстве некоторых веществ светиться при облучении их ультрафиолетовыми лучами. При контроле деталей этим методом ее сначала погружают в ванну с флюоресцирующей жидкостью, в качестве которой применяют смесь из 50% керосина, 25% бензина и 25% трансформаторного масла с добавкой флюоресцирующего красителя (дефектоля) или эмульгатора. Затем деталь промывают водой, просушивают струёй теплого воздуха и припудривают порошком силикагеля. Силикагель вытягивает флюоресцирующую жидкость из трещины на поверхность детали. При облучении детали ультрафиолетовыми лучами порошок силикагеля, пропитанный флюоресцирующей жидкостью, будет ярко светиться, обнаруживая границы трещины. Люминесцентные дефектоскопы применяют при обнаружении трещин шириной более 10 мкм в деталях, изготовленных из немагнитных материалов.

Метод магнитной дефектоскопии нашел наиболее широкое применение при контроле скрытых дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Для обнаружения дефектов этим методом деталь сначала намагничивают. Магнитные силовые линии, проходя через деталь и встречая на своем пути дефект (например, трещину), огибают его как препятствие с малой магнитной проницаемостью. При этом над дефектом образуется поле рассеивания магнитных силовых линий, а на краях трещины - магнитные полюсы.

Для того чтобы обнаружить неоднородность магнитного поля, деталь поливают суспензией, состоящей из 50 % раствора керосина и трансформаторного масла, в котором во взвешенном состоянии находится мельчайший магнитный порошок (окись железа - магнетит). При этом магнитный порошок будет притягиваться краями трещины и четко обрисует ее границы.

После контроля на магнитных дефектоскопах детали необходимо размагнитить. Это достигается при переменном токе путем медленного вывода детали из соленоида, а при постоянном - за счет изменения полярности при постепенном уменьшении силы тока.

Метод магнитной дефектоскопии обладает высокой производительностью и позволяет обнаруживать трещины шириной до 1 мкм.

Ультразвуковой метод обнаружения скрытых дефектов основан на свойстве ультразвука проходить через металлические изделия и отражаться от границы двух сред, в том числе и от дефекта.

В зависимости от способа приема сигнала от дефекта различают два метода ультразвуковой дефектоскопии: просвечивания и импульсный.

Метод просвечивания основан на появлении звуковой тени за дефектом. В этом случае излучатель ультразвуковых колебаний находится по одну сторону от дефекта, а приемник - по другую.

При контроле детали к ее поверхности подводят излучатель ультразвуковых колебаний, который питается от генератора. Если дефекта в детали нет, то ультразвуковые колебания, отразившись от противоположной стороны детали, возвратятся обратно и возбудят электрический сигнал в приемнике. При этом на экране электронно-лучевой трубки будут видны два всплеска: слева - излучаемый импульс и справа - отраженный от противоположной стенки детали (донный).

Если в детали имеется дефект, то ультразвуковые колебания отразятся от дефекта, и на экране трубки появится промежуточный всплеск.

Путем сопоставления расстояний между импульсами на экране электронно-лучевой трубки осциллоскопа и размеров детали можно определить не только местонахождение дефекта, но и глубину его залегания.

Метод ультразвуковой дефектоскопии обладает очень высокой чувствительностью и применяется при обнаружении внутренних дефектов в деталях (трещин, раковин, шлаковых включений и т. п.).

Максимальная глубина прозвучивания для стальных деталей до 3 м, а минимальная 7 мм.

Магнитоакустический метод. Метод основан на слабом намагничивании изделия. При перемещении искателя прибора возле дефектного места детали в приемнике, выполненном виде катушки колебательного контура меняется наведенная э.д.с., которая через усилитель воспринимается в телефонных наушниках.

При перемещении искателя прибора через дефектные места детали тон звука в телефоне резко меняется.

Применяются при дефектоскопии канатов, сварочных швов, рельсов.

Средства и методы контроля. Со­стояние деталей и сопряжений можно определить осмотром, проверкой на ощупь, при помощи мерительных ин­струментов и другими методами.

В процессе осмотра выявляют раз­рушение детали (трещины, выкрашивание поверхностей, изломы: и т. п.), наличие отложений (накипь, нагар и т. п.), течь воды, масла, топлива: Проверкой на ощупь определяют износ и смятие ниток резьбы на деталях в ре­зультате предварительной затяжки, эластичность сальников, наличие задиров, царапин и др. Отклонения со­пряжений от заданного зазора или натяга деталей от заданного разме­ра, от плоскостности, формы, профи­ля и т. д. определяют при помощи из­мерительных инструментов.

Выбор средств контроля должен основываться на обеспечении задан­ных показателей процесса контроля и анализа затрат на реализацию кон­троля при заданном качестве изде­лия. При выборе средств контроля следует использовать эффективные для конкретных условий средства контроля, регламентированные госу­дарственными, отраслевыми стан­дартами и стандартами предприя­тий.

Выбор средств контроля включает следующие этапы:

анализ характеристик объекта контроля и показателей процесса контроля;

определение предварительного со­става средств контроля;

определение окончательного со­става средств контроля, их экономи­ческого, обоснования, составление технологической документации.

В зависимости от производствен­ной программы, стабильности изме­ряемых параметров могут быть ис­пользованы универсальные, механи­зированные или автоматические средства контроля. При ремонте наи­большее распространение получили универсальные измерительные при­боры и инструменты. По принципу действия они могут быть разделены на следующие виды.

1. Механические приборы - ли­нейки, штангенциркули, пружинные приборы, микрометрические и т. п. Как правило, механические приборы и инструменты отличаются простотой, высокой надежностью измере­ний, однако имеют сравнительно не­высокую точность и производитель­ность контроля. При измерениях не­обходимо соблюдать принцип Аббе (компараторный принцип), согласно которому необходимо, чтобы на одной прямой линии располагались ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали, т. е. ли­ния измерения должна являться про­должением линии шкалы. Если этот принцип не выдерживается, то пере­кос и непараллельность направляю­щих измерительного прибора вызы­вают значительные погрешности из­мерения.

2. Оптические приборы - окуляр­ные микрометры, измерительные микроскопы, коллимационные и пру­жинно-оптические приборы, проекто­ры, интерференционные средства и т. д. При помощи оптических приборов до­стигается наивысшая точность изме­рений. Однако приборы этого вида сложны, их настройка и измерение требуют больших затрат времени, они дороги и часто не обладают высо­кой надежностью и долговечностью.

3. Пневматические приборы - длинномеры. Этот вид приборов ис­пользуется в основном для измерений наружных и внутренних размеров, от­клонений формы поверхностей (в том числе внутренних), конусов и т. п. Пневматические приборы имеют вы­сокую точность и быстродействие. Ряд измерительных задач, например точные измерения в отверстиях мало­го диаметра, решается только прибо­рами пневматического типа. Однако приборы этого вида чаще всего требу­ют индивидуальной тарировки шка­лы с использованием эталонов.

4. Электрические приборы. Они получают все большее распростране­ние в автоматической контрольно-из­мерительной аппаратуре. Перспек­тивность приборов обусловлена, их быстродействием, возможностью до­кументирования результатов изме­рений, удобством управления.

Основным элементом электриче­ских измерительных приборов является измерительный преобразова­тель (датчик), воспринимающий из­меряемую величину и вырабатываю­щий сигнал измерительной информа­ции в форме, удобной для передачи, преобразования и интерпретации. Преобразователи классифицируют на электроконтактные (рис. 2.1), электроконтактные шкальные голо­вки, пневмоэлектроконтактные, фо­тоэлектрические, индуктивные, ем­костные, радиоизотопные, механотронные.

Виды и методы неразрушающего контроля. Визуальный контроль по­зволяет определить видимые нару­шения целостности детали. Визуаль­но-оптический контроль обладает ря­дом очевидных преимуществ перед визуальным контролем. Гибкая волоконная оптика с манипулятором позволяет осмотреть значительно большие зоны, недоступные для от­крытого обзора. Однако многие опас­ные дефекты, проявляющиеся в про­цессе эксплуатации, визуально-опти­ческими методами в большинстве своем не обнаруживаются. К таким дефектам относятся в первую оче­редь усталостные трещины неболь­ших размеров, коррозионные пора­жения, структурные превращения материала, связанные с процессами естественного и искусственного ста­рения и т. д.

В этих случаях используются физи­ческие методы неразрушающего контроля (НК). В настоящее время изве­стны следующие основные виды не­разрушающего контроля: акустиче­ский, магнитный, радиационный, ка­пиллярный и вихретоковый. Их крат­кая характеристика приведена в табл. 2.3.

Каждый из видов неразрушающего контроля имеет несколько разновид­ностей. Так, среди акустических ме­тодов можно выделить группу ульт­развуковых методов, импедансный, свободных колебаний, велосимметрический и т. д. Капиллярный метод подразделяется на цветной и люми­несцентный, радиационный метод - на рентгено - и гамма-методы.

Общей особенностью методов не­разрушающего контроля является то, что непосредственно измеряемы­ми этими методами являются физи­ческие параметры такие, как элект­ропроводность, поглощение рентге­новских лучей, характер отражения и поглощения рентгеновских лучей, ха­рактер отражения и поглощения уль­тразвуковых колебаний в исследуе­мых изделиях и т. д. По изменению значений этих параметров в ряде слу­чаев можно судить об изменении свойств материала, имеющих весьма важное значение для эксплуатацион­ной надежности изделий. Так, резкое изменение магнитного потока на по­верхности намагниченной стальной детали свидетельствует о наличии в данном месте трещины; появление дополнительного отражения ультра­звуковых колебаний при прозвучивании детали сигнализирует о наруше­нии однородности материала(напри­мер, расслоений, трещин и др.); по из­менению электропроводности мате­риала часто можно судить и об изме­нении его прочностных свойств и т. п. Не во всех случаях можно дать точ­ную количественную оценку обнару­женного дефекта, так как связь меж­ду физическими параметрами и па­раметрами, подлежащими определе­нию в процессе контроля (например, размер трещины, степень понижения прочностных свойств и др.), как пра­вило, не бывает однозначной, а имеет статистический характер с различ­ной степенью корреляции. Поэтому физические методы неразрушающе­го контроля в большинстве случаев являются скорее качественными и реже - количественными.

Цель контроля составляют выявление дефектов в отливках и определение соответствия химического состава, механических свойств, структуры и геометрии отливок требованиям технических условий и чертежа. Контролю могут подвергаться и готовые отливки, и технологические процессы их изготовления. Методы контроля подразделяют на разрушающие и неразрушающие.

Разрушающий контроль может производиться как на специальных образцах, отливаемых одновременно с отливкой, так и на образцах, вырезанных из различных участков контролируемой отливки. Последнее применяется при доводке технологического процесса или при контрольно-приемочных испытаниях. В этом случае становится невозможным дальнейшее использование отливки по назначению. Разрушающие методы контроля предусматривают определение химического состава и механических свойств металла отливок, изучение его макро- и микроструктуры, пористости и т.п.

Неразрушающий контроль не влияет на дальнейшую работоспособность отливок, и они остаются полностью пригодными к эксплуатации. К неразрушающим методам контроля относятся: измерение размеров и шероховатости поверхности отливки, визуальный осмотр их поверхности, рентгеновский, ультразвуковой, люминесцентный и другие специальные методы контроля.

Литые титановые детали применяются, как правило, в ответственных узлах и агрегатах различных машин, и по этой причине контролю отливок и параметров технологического процесса их производства уделяется большое внимание. На долю контрольных операций приходится до 15 % затрат при производстве титановых отливок. Контролируются химический состав сплава, механические свойства литого металла, внешние и внутренние дефекты отливок, ее геометрические размеры и шероховатость поверхности. Контролю также подвергается ряд этапов технологического процесса изготовления отливок.

Химический состав сплава в отливках контролируют на содержание легирующих компонентов и примесей. Как известно, он зависит от химического состава расходуемых электродов и литейных отходов, вовлекаемых в плавку. Поэтому контроль химического состава литого металла обычно проводят от группы плавок, в которых использовали одну партию расходуемых электродов и одну партию отходов с известным содержанием легирующих компонентов и примесей.

Контроль сплава на содержание углерода проводят от каждой плавки, так как плавка металла проводится в графитовых гарни- сажных тиглях и содержание углерода в металле может изменяться от плавки к плавке.

Для определения содержания легирующих компонентов и примесей используют квантометр типа ДФС-41, а для контроля содержания кислорода, водорода и азота - приборы ЕАО-201, ЕАН-202, ЕАН-14 соответственно.

Механические свойства литого металла - предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, поперечное сужение и ударную вязкость - контролируют после каждой плавки, испытывая стандартные образцы, вырезанные из брусков, отливаемых вместе с отливками, или из элементов литниковой системы.

В процессе освоения технологии изготовления отливки контролируют также твердость поверхностного слоя отливки и структуру металла.

Отливки после выбивки из форм подвергаются тщательному визуальному контролю. Для титанового литья специфичным является контроль поверхности отливок с целью выявления неспа- ев. Для их обнаружения применяют лупы, а в сложных случаях - люминесцентный контроль. Посредством визуального контроля обнаруживают также такие дефекты, как незаливы, места образования пригара и повышенной шероховатости, наружные раковины, поверхностные засоры.

Внутренние дефекты в титановых отливках - раковины, поры, засоры - выявляют с помощью рентгеноскопии. Для этой цели применяют рентгеновские аппараты типа РУП -150/300-10.

Контроль геометрии отливок и шероховатости их поверхности не отличается от подобного контроля отливок из других сплавов.

Большое влияние на качество отливок (геометрическая точность, качество поверхности) оказывают исходные формовочные материалы - графитовый порошок и связующее. Исходный графитовый порошок контролируют на зольность. Содержание золы не должно превышать 0,8 %, а влажность не должна быть выше 1 %. Зерновой состав графитового порошка определяют на приборе 029. Зерновой состав должен соответствовать нормам, установленным в технологических инструкциях на данную формовочную композицию.

В органических связующих контролируют сухой остаток, плотность и вязкость. Для контроля готовых уплотняемых графитовых смесей на прочность, газопроницаемость, осыпаемость применяют стандартные методики и приборы марок 084М, 042М, 056М.

Тепловая обработка графитовых форм тщательно контролируется посредством измерения параметров температурного режима.

Особенно большой объем контроля различных параметров проводится при вакуумной гарнисажной плавке титановых сплавов. До начала плавки контролируют герметичность рабочей камеры установки и остаточное давление. Контроль натекания должен производиться не реже одного раза в смену. Кроме того, натекание проверяют после каждого, даже незначительного ремонта камеры печи или вакуумной системы.

До начала плавления и во время плавки контролируют наличие охлаждающей жидкости и ее давление на входе и выходе систем охлаждения всех узлов установки (тигель, электрододержатель, камера, охлаждение вакуумных насосов и т.п.). Обычно средства контроля параметров работы гарнисажной установки являются встроенными.

В ходе приварки электрода и его плавления контролируют параметры электрической дуги - силу тока и напряжение. Для этой цели применяются наряду с показывающими приборами записывающие контрольные приборы. В этот период также обязателен контроль температуры охлаждающей жидкости с помощью записывающих приборов.

В процессе плавления необходимо контролировать изменение давления с целью своевременного обнаружения разгерметизации установки (попадание в камеру воды, оплавление токоподводов, возникновение неплотностей и т.п.). Обычно во время слива металла из тигля резко повышается остаточное давление, однако такое повышение является нормальным и не носит аварийного характера.

До начала слива металла включают центробежную машину. Для контроля частоты вращения стола обычно применяют вольтметр типа М-4200.

Сигналы многих приборов контроля плавки воспринимаются не только плавильщиком, но и передаются на исполнительные механизмы. Так, по сигналам внезапного повышения давления в камере, падения давления охлаждающей жидкости или недопустимого повышения ее температуры осуществляется немедленное выключение электрической дуги. Целый комплекс контрольных операций выполняют устройства автоматического ведения процесса плавки.

При освоении новых технологических процессов и номенклатуры литья, а также нового оборудования применяют различные дополнительные виды контроля и соответствующую аппаратуру.