Совершенствование системы неразрушающего контроля качества изделий на предприятиях машиностроительного профиля (стр. 2 из 9)

Выбранные методы контроля полуфабрикатов фиксируются в нормативной технологической документации.

На практике в некоторых случаях могут встретиться задачи, для решения которых применение того или иного широко распространенного метода может оказаться недостаточно эффективным [4]. В этих случаях научно-исследовательские институты и заводы промышленности разрабатывают новые специальные методы, средства и методики НК.

При выборе метода или комплекса методов для дефектоскопического контроля конкретных деталей или узлов необходимо учитывать, кроме специфических особенностей и технических возможностей каждого метода, следующие основные факторы: характер (вид) дефекта и его расположение, условия роботы деталей и ТУ на отбраковку, материал детали, состояние и чистоту обработки поверхности, форму и размер детали,, зоны контроля, доступность детали и зоны контроля, условия контроля.

Характер (вид) подлежащих выявлению дефектов — важный фактор при выборе метода. В зависимости от происхождения дефекты различаются размерами, формой и средой, заполняющей их полости. Так, например, трещины имеют протяженную форму с различным раскрытием и глубиной. В полости трещин могут быть окислы, смазка, нагар и другие загрязнения. Трещины характерны резкими очертаниями, а неметаллические включения, закаты и заковы часто бывают округлой формы. Поэтому, учитывая особенности дефекта, который необходимо обнаружить, выбирают метод ПК для падежного его выявления. Так, для обнаружения поверхностных трещин с малой шириной раскрытия (0,5—5 мкм) на деталях из ферромагнитных материалов наиболее эффективным является магнитный, а из немагнитных материалов — токовихревой или капиллярный метод и совершенно непригоден, например, рентгенографический. Для выявления внутренних скрытых дефектов целесообразно применять радиационные или ультразвуковые методы.

Место расположения возможных дефектов на детали. Дефекты подразделяют на поверхностные, подповерхностные (залегающие на небольшой глубине — до 0,5—1 мм) и внутренние (залегающие на глубине более 1 мм).

Для выявления поверхностных дефектов применимы все методы, но в ряде случаев наиболее эффективны из них магнитопорошковый и капиллярные. Для обнаружения подповерхностных дефектов эффективны ультразвуковой, токовихревой, магнитопорошковый, а внутренних — только ультразвуковой и методы просвечивания ионизирующими излучениями.

Условия работы детали: характер внешних нагрузок (статические, динамические, вибрационные), возможные перегрузки, внешняя среда, в которой работает деталь, возможность эрозионно-коррозионного поражения, температурные условия и др. Многие ответственные детали испытывают значительные знакопеременные нагрузки, работают в агрессивной среде, при высоких температурах и в запыленном воздухе (при работе, например, двигателей на земле). Ряд деталей подвергается эрозионно-коррозионному воздействию. Любые конструктивные или производственные дефекты могут явиться очагами усталостного разрушения, особенно при работе детали в условиях сложного напряженного состояния или воздействия агрессивных сред, ускоряющих разрушение.

Учет условий работы деталей позволяет определить критические места конструкции и обратить на эти места особое внимание при выборе метода и проведении контроля.

Технические условия на отбраковку определяют количественные критерии ее и играют важную роль при выборе методов, обеспечивающих выявление только опасных дефектов.

Например, для контроля поверхности лопаток газовых турбин вдали от кромок, где допускаются 'мелкие точечные эрозионно-коррозионные поражения и микро-растрескивание, ограничиваются лишь двумя методами: визуально-оптическим и одним из капиллярных (люминесцентным, цветным) или токовихревым. Для контроля кромок, на которых согласно ТУ не допускаются никакие нарушения сплошности материала, применяют три метода в комплексе, исходя из особенностей и технических возможностей каждого метода: капиллярным — цветным проверяют наличие на всей поверхности поверхностных трещин, пор, коррозионных поражении;

Если в ТУ отсутствуют строго определенные критерии браковки или нормы на отбраковку установлены неправильно (не на основе испытаний, а исходя из страха риска), то возможна необоснованная отбраковка деталей, что может нанести экономический ущерб.

Физические свойства материала деталей — это постоянно действующий фактор, определяющий в значительной степени выбор метода НК. Так, для применения магнитопорошкового метода материал детали должен быть ферромагнитным и однородным по магнитным свойствам структуры: не должно быть, например, карбидной полосчатости, аустенитных включений, резких переходов от одной структуры к другой, различающихся магнитными свойствами. Для токовихревого контроля материал должен быть электропроводным, однородным по структуре и изотропным .по магнитным свойствам. Для ультразвукового контроля на трещины материал также должен быть однородным, мелкозернистым по структуре, должен обладать свойствами упругости и малым коэффициентом затухания ультразвуковых колебаний, а для капиллярных методов — должен быть непористым и стойким к воздействию органических растворителей.

Применение методов просвечивания ионизирующими излучениями ограничивается лишь способностью материала поглощать данное излучение и толщиной материала.

Форма и размеры контролируемых деталей. Некоторые методы (магнитный, капиллярный, просвечивание рентгеновским и γ-излучением) могут применяться для контроля большинства деталей различной формы и размеров. Детали простой формы можно проверять всеми методами, в то время как применимость некоторых методов для контроля деталей сложной формы ограничена, например ультразвукового — из-за трудности расшифровки результатов контроля и наличия мертвых зон — непрозвучиваемых участков; капиллярного — из-за трудности выполнения отдельных операций, особенно операций подготовки деталей к контролю и удаления с поверхности проникающей жидкости.

Крупногабаритные изделия контролируют, как правило, по частям.

Правильность монтажа деталей в производстве, состояние и взаимное расположение закрытых деталей в период эксплуатации в собранных агрегатах проверяют только методами просвечивания.

Зоны контроля. Контролю непосредственно на изделии подвергают отдельные зоны. Определение зон контроля является важным фактором в выборе метода, так как знание их облегчает разработку методики и обнаружение дефектов. При этом следует иметь в виду, что методом вихревых токов практически невозможно проверить зоны немагнитного материала непосредственно у неравномерно распределенных ферромагнитных масс; ультразвуковой контроль поверхностными волнами – неприменим, если в проверяемой зоне имеются резкие переходы от одного сечения к другому. Кроме того, в подлежащей ультразвуковому контролю зоне, как правило, не должно быть отверстий, заклепок, болтов и других отражателей ультразвуковой энергии. В некоторых случаях контроль таких объектов возможен при условии применения специальной методики и искательных ультразвуковых головок.

Для токовихревого контроля радиусы галтельных переходов должны быть не менее 2 мм, а для капиллярного и магнитопорошкового методов в зоне контроля не должно быть уступов с углом менее 90°, подрезов и наплывов металла. Ширина проточек, радиусы галтелей и отверстий в зоне капиллярного контроля должны быть не менее 3 мм.

Состояние и чистота обработки контролируемой поверхности. Чувствительность методов, особенно магнитопорошковых и капиллярных, зависит от чистоты обработки контролируемой поверхности и наличия на ней защитных покрытий.

Проведем сравнительный анализ некоторых методов НК табл. 1

Характерные особенности и области применения распространенных методов НК

Метод НК	Дефекты	Область применения	Преимущества	Недостатки
1	2	3	4	5
Визуально-оптический	Относительно крупные трещины, механические и коррозионные повреждения поверхности, нарушения сплошности защитных покрытий, остаточные деформации, изменения характера неразъемных соединений, течь, следы износа и др.	Осмотр деталей и узлов как снятых, так и непосредственно в конструкции	1. Возможность осмотра больших поверхностей деталей из различных материалов, имеющих разную форму2. Возможность проведения эффективного контроля в труднодоступных местах конструкции	1. Низкая вероятность обнаружения мелких поверхностных дефектов2. Зависимость выявляемости дефектов от субъективных факторов (острота зрения, усталость оператора, опыт работы) и условия контроля (освещенность, оптический контраст и др.)
Цветной (с применение составов)	Поверхностные открытые трещины, поры, и коррозионные поражения	Контроль деталей и улов в основном из немагнитных материалов	1. Возможность контроля деталей, различных по размерам и форме.2. Высокая чувствительность метода и достоверность результатов контроля3. Простота технологии контроля.4. Наглядность и документальность результатов контроля	1. Необходимость удаления с контролируемой поверхности защитных покрытий, смазок, окалины и других загрязнений.2. Относительно высокая трудоемкость ручного контроля.3. Большая длительность процесса контр.
Магнитнопорошковый	Поверхностные и подповерхностные дефекты – трещины, волосовины, неметаллические включения, флокены, надрывы и др.	Контроль полуфабрикатов, деталей и узлов из ферромагнитных материалов	1. Возможность контроля деталей различных по размерам и форме2. Высокие чувствительность, производительность и достоверность результатов контроля3. Простота методики контроля.4. Документальность результатов контроля	1. Необходимость удаления относительно толстых защитный покрытий2. Сложность автоматизации всего процесса контроля3. В ряде случаев затруднена расшифровка результатов контроля в связи с выявлением мнимых дефектов
Токовихревой	Открытые и закрытые поверхностные и подповерхностные дефекты	Контроль полуфабрикатов, деталей и узлов из электропроводных материалов. Метод эффективен для локального контроля снятых деталей и в конструкции (накладными датчиками)	1. Возможность выявления трещин без удаления защитных покрытий, окислов и смазок2. Возможность выявления малораскрытых трещин, перекрытых «мостиков» деформированного металла3. Возможность безконтактного контроля4. Большая скорость и незначительная трудоемкость ручного контроля небольших поверхностей	1. Зависимость чувствительности метода от размеров датчика, которые ограничены возможностями технологии его изготовления. В связи с чем она по глубине распространения трещин ниже магнитного и цветного2. Отсутствие наглядности результатов контроля (косвенные наблюдения)
Ультразвуковой импульсный эхо-метод	Внутренние скрытые дефекты, а также поверхностные трещины, главным образом возникающие в труднодоступных местах конструкции	Контроль полуфабрикатов, деталей и узлов из магнитных и немагнитных материалов, обладающих свойствами упругости	1. Высокая чувствительность2. Возможность выявления поверхностных и внутренних дефектов при одностороннем доступе к проверяемому объекту и на значительном расстоянии от места ввода ультразвуковых колебаний3. Высокая производительность и низкая стоимость контроля4. Относительная простота автоматизации контроля	1. Необходимость разработки специальных методик и ультразвуковых искателей для каждой контролируемой детали2. Относительная сложность расшифровки результатов контроля, определение места расположения, размера и характер дефектов3. Относительная трудность, а в ряде случаев невозможность контроля деталей сложной формы и с грубой поверхностью
Рентгено-графический	Внутренние скрытые дефекты, дефекты закрытых деталей	Контроль полуфабрикатов деталей, узлов и агрегатов	1. Возможность контроля деталей различной формы. Большая интенсивность излучения и возможность регулирования его энергии2. Документальность результатов контроля	1. Громоздкость и сложность рентгеновской аппаратуры2. Относительно низкая чувствительность к усталостным трещинам3. Недостаточная технологическая маневренность при просвечивании в полевых условиях и в условиях монтажа конструкции4. Относительно низкая производительность и более высокая стоимость контроля на внутренние дефекты по сравнению с ультразвуковым методом5. Необходимость устройства защиты работающих от рентгеновского излучения

Из рассмотренных неразрушающих методов контроля наибольшее практическое применение находят методы акустического вида контроля.