1.2 Виды и характеристики дефектов контролируемых объектов обнаруживаемых на основных этапах жизненного цикла изделий
Многолетний опыт исследования отказов машин и механизмов свидетельствует о том, что основным видом разрушения деталей из различных металлических материалов является разрушение от усталости. Причину указанного вида разрушения весьма многообразны. К их числу относятся: например, низкое качество материала или изготовления деталей, недостаточная конструктивная прочность, нарушение требований эксплуатации и т.д.
С точки зрения неразрушающего контроля деталей и изделий из металлических материалов все виды несовершенства в металлах вне зависимости от природы их образования (нарушение в металлургии, технологии, эксплуатации) целесообразно рассмотреть с позиции: дефект есть или дефект отсутствует
Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией.
Дефект может существовать на каждом этапе жизненного цикла изделий.
Обеспечение на стадии проектирования свободных подходов к контролируемым деталям исключает в эксплуатации необходимость доработки конструкции изделий для проведения контроля.
На основе анализа расчетных напряжений, результатов статических и динамических испытаний, а также статистики отказов при эксплуатации аналогичных по конструкции образцов техники конструктор должен определить, какие высоко нагруженные детали и узлы подлежат НК в процессе эксплуатации, где места возможного возникновения на них усталостных трещин и зоны контроля.
Конструктор должен указать методы и средства НК, в том числе и устройства встроенного дефектоскопического контроля объектов, возможность контроля которых должна быть обеспечена в запланированном объеме. Если невозможно использовать известные методы и средства контроля, необходимо разработать и рекомендовать новые.
Конструктор должен разработать техническую документацию по дефектоскопическому контролю, включающую перечень контролируемых объектов и схемы размещения их на изделии, рекомендуемые методы, средства и технологию контроля, критерии браковки, последовательность выполнения контроля, порядок введения контроля в условиях эксплуатации изделия и последующего расширения его объема. Кроме того, должны быть определены, продолжительность и необходимые трудозатраты на подготовку, и выполнение контрольных операций.
Работы по обеспечению технологичности изделий и созданию технической документации по дефектоскопическому контролю выполняются конструктором совместно со специалистами по дефектоскопии, производству и эксплуатации машин – объектов контроля. Из-за ошибок допущенных на стадии проектирования конструктором происходит зарождение дефектов в изделиях.
Самое большое количество дефектов выявляемых методами НК возникает на этапе изготовления изделий.
Рассмотрим металлургические дефекты, которые образуются при выплавке слитков или литье деталей. Наиболее распространенными металлургическими дефектами являются: усадочные и газовые раковины, трещины и включения.
Усадочные раковины – представляют собой полость, образовавшуюся вследствие уменьшения объема жидкого металла при его затвердевании. Причина образования такого дефекта является – уменьшение объема металла при затвердевании.
Газовые раковины – полости округлой формы диаметром 1…3 мм и более с гладкой блестящей поверхностью. Основными причинами возникновения могут быть: низкая газопроницаемость формы и стержней; плохая обработка холодильников и т.д.
Трещины– представляют собой нарушения сплошности в виде разрывов металла. Образование трещин в непрерывном слитке связано с напряжениями, возникающими в процессе его формирования, и обусловлено пониженной прочностью и пластичностью металла в различных температурных интервалах.
Включения бывают двоякого рода и происхождения: включение неметаллических частиц, попавших в металл извне (шлак, огнеупор, песок, графит) и металлические включения (ферросплавы, затонувшие куски прутков или маркировочных дужек и т.д.)
Опасные дефекты технологического происхождения, резко снижающие характеристики сопротивления деталей экспериментальным нагрузкам – это дефекты сварки (табл. 1).
Таблица 1
Термины и определения дефектов сварных соединений по ГОСТ 2601-84
| Термин | Определение |
| Трещина сварного соединения | Дефект сварного соединения в виде разрыва в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах |
| Продольная трещина сварного соединения | Ориентированная вдоль оси сварного шва |
| Поперечная трещина сварного соединения | Ориентированная поперек оси сварного шва |
| Разветвленная трещина сварного соединения | Имеющая ответвления в различных направлениях |
| Микротрещина сварного соединения | Обнаруженная при пятидесятикратном и более увеличении |
| Усадочная раковина сварного шва | Дефект в виде полости или впадины, образованный при усадке металла шва в условиях отсутствия питания жидким металлом |
| Вогнутость корня шва | Дефект в виде углубления на поверхности обратной стороны сварного одностороннего шва |
| Свищ в сварном шве | Дефект в виде воронкообразного углубления в сварном шве |
| Пора в сварном шве | Дефект сварного шва в виде полости округлой формы, заполненной газом |
| Цепочка пор в сварном шве | Группа пор в сварном шве, расположенных в линию |
| Непровар | Дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва |
| Прожог сварного шва | Дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны |
| Шлаковое включение сварного шва | Дефект в виде вкрапления шлака в сварном шве |
| Брызги металла | Дефект в виде окалины или пленки окислов на поверхности сварного соединения |
| Поверхностное окисление сварного соединения | Дефект в виде окалины или пленки окислов на поверхности сварного соединения |
| Подрез зоны сплавления | Дефект в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом |
| Наплыв на сварном соединении | Дефект в виде напекания металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним |
| Смещение сваренных кромок | Неправильное положение сваренных кромок друг относительно друга |
Воздействие эксплуатационных нагрузок, окружающей среды (температура, влажность, пары кислот и т.п.), фазовые и структурные превращения, протекающие во времени в условиях воздействия эксплуатационных факторов при неблагоприятных сочетаниях могут вызвать зарождение и развитие эксплуатационных повреждений (коррозионные язвы, трещины, питтинги).
1.3 Причины возникновения и пропусков дефектов в процессе производства
Кроме проблемы наличия дефектов, существует еще одна не менее важная, – это пропуски дефектов во время контрольных операций.
Пропуски дефектов в изделиях могут возникать из-за ряда причин, связанных с управлением процесса. Основным фактором, влияющим на пропуски дефектов, является квалификация, аттестация и обучение персонала, а также добросовестное выполнение дефектоскопистом своей работы.
В последние десятилетия произошли крупные изменения в управлении бизнесом, все большее количество фактов и результатов исследований говорит о том, что на первое место по влиянию на долгосрочный успех предприятия выходит человеческий фактор. Хорошо обученный, правильно организованный и мотивированный персонал определяет судьбу предприятия. Это осознали и в США, и в Европе, и в Японии. Мотивация и обучение персонала приводят к созданию нового климата и изменению корпоративной культуры компании в направлении формирования производственных отношений на основе принципов ТОМ.
Компании должны приступить к строительству новых корпоративных культур, в том числе определиться со свей миссией, видением развития, руководящими принципами и ценностями.
Главный вывод — вживление TQM в менеджмент организаций и компаний невозможно без глубоких изменений корпоративной культуры. TQM нельзя внедрить, его можно только вырастить.
Повышение роли персонала и изменение отношения к нему предпринимателей и менеджеров связано, прежде всего, с кардинальными изменениями в производстве. Традиционная технология постепенно уступает место гибким производственным комплексам, робототехнике, наукоемкому производству, основанному на компьютерной технике и современных условиях связи, био- и лазерной технологии. Вследствие их внедрения сокращается численность персонала, повышается удельный вес специалистов, руководителей, и рабочих высокой квалификации. Изменяется и содержание трудовой деятельности. В целом уменьшается роль навыков физического манипулирования предметами и средствами труда и возрастает значение навыков концептуальных, имеются в виду умение в целостной системе представить сложные процессы, вести диалог с компьютером, понимание статистических величин. Приобретают особое значение внимательности и ответственность, навыки общения, устной и письменной коммуникации. Расширение полномочий на рабочем месте, контроль за производственным процессом самого работника с вытекающими последствиями для мотивации и управления персоналом — главная отличительная черта современности.