Контроль и дефектовка деталей

Дефектовку деталей выполняют для определения их техниче­ского состояния и возможностей дальнейшего использования. Осно­ванием для дефектовки являются технические условия, где ука­зываются возможные дефекты деталей, способы их определения, признаки выбраковки, размеры и технические характеристики де­талей, не подлежащих ремонту, ремонтируемых или используемых без ремонта, способы восстановления или ремонта деталей.

Контроль и сортировка деталей имеет целью разделение их на три группы: годные (исправные), требующие ремонта (подлежащие восстановлению) и негодные. От правильности сортирования существенно зависят стоимость и качество ремонта. Отнесение в негодные тех деталей, которые еще можно использовать до следующего ремонта или отремонтировать, удорожает ремонт, а небрежный контроль и использование дефектных деталей снижает его качество.

Сортируемые детали обычно имеют следующие дефекты: из­нос, выражающийся в изменении размеров, повреждении и изме­нении формы поверхностей (появление биения, конусности, оваль­ности, бочко- и седлообразное и др.); усталост­ные трещины; поломки, разрушения сварных и заклепочных швов, обрывы; трещины, волосовины и остаточные деформации от перегрузок, тепловых напряжений и др.; деформации чугунных деталей вследствие старения; потеря упругости, коррозия, на­росты и др. по которым без особого труда может быть ре­шен вопрос, можно ли такие детали допустить к дальней­шей работе после некоторого восстановления или их надлежит выбраковать.

Сортируют детали с отметкой в технической документации браковочных признаков подвергаемых контролю и их допускаемые отклонения для годных к дальнейшей работе деталей и ремонтные размеры для подлежащих ремонту, т.е. до­пускаемые отклонения геометрической формы (биение, несоос­ность, овальность, конусность, неперпендикулярность и др.).

Наибольшую практическую трудность составляет установление выбраковочных признаков для деталей, подверженных естественному меха­ническому износу. Данный во­прос следует разделить на две части: во-первых, необ­ходимо знать признаки, по которым детали не должны допускаться без соответствующего восстановления (пре­дельный износ), и, во-вторых, знать признаки, по кото­рым можно было бы судить об окончательной выбраковке деталей (полный износ). Основные причины окончательной выбраковки дета­лей следующие: износ термически обра­ботанного слоя; изменение размеров деталей превышающих предельные; снижение конструктивной прочности деталей.

Методы дефектоскопии и контроля. Первая стадия сортировки деталей - внешний (визуальный) осмотр с использованием простейших мерительных средств (масштабной линейки, штангенциркуля, микрометра и др.). При внешнем осмотре выбраковывают детали с недопустимыми дефектами (повреждениями) хорошо видными невооруженным глазом (поломками, трещинами, разрушениями швов, большими остаточными деформациями, износом, коррозией и др.). На второй стадии оставшиеся детали проверяют специаль­ными приборами для выявления мелких и скрытых трещин различными методами: магнитным, люминесцентным, рентгеновским, гамма-лучевым, ультразвуко­вым и красками /2, 7, 21,25/.

Визуальным методом выявляется значительная часть дефектов деталей и узлов оборудования (вмятины, тре­щины, нарушение плотности заклепочных и сварных со­единений, выпучины, разрушение футеровки и др.). Для более точного определения повреждений применяют оп­тические приборы, главным образом лупы простые, а в некоторых случаях бинокулярные.

Значительная часть дефектов деталей устанавливается внеш­ним осмотром. Так, корпусные детали из стального литья выбра­ковываются при обнаружении трещин, изгибов, нарушающих прочность. Оси и валы не подлежат восстановлению при обна­ружении трещин, изломов или остаточных деформаций от скру­чивания.

Зубчатые колеса и шестерни выбраковываются при изломе зубьев, трещинах, питтинге на зубьях, отслоении цементации, при значительном износе по толщине и длине зуба, а также при износе посадочных мест, шлицевых впадин и шпоночных канавок.

Подшипники качения выбраковываются при обнаружении трещин, раковин, шелушения, рисок, цветов побежалости на эле­ментах подшипников, надломов и трещин сепараторов.

При всей простоте визуального метода с его помощью обнаруживаются не все дефекты.

Методы, основанные на свойствах магнитного поля, применяют для выявления трещин, скрытых раковин и шлаковых пленок в стальных и чугунных деталях, кото­рые не могут быть определены визуально. Намагничивание проверяемых деталей может быть осуществлено несколькими способами, главными из ко­торых являются: полюсный (рис. 7.4, а) при котором деталь намагничивается по­стоянным магнитом или электромагнитом со стальным сердечником, при котором деталь приобретает явно вы­раженные магнитные полюсы; циркулярный (рис. 7.4), когда через деталь пропускают ток, при котором магнитные силовые линии замыкаются внутри самой детали и она не имеет явно выраженных полюсов; комбинированный; одновременно применяют по­люсный и циркулярный способы.

Рис. 7.4. Полюсное намагничивание электромагнитом (а), соленои­дом (б): 1-деталь; 2- дефект; 3- силовые линии магнитного ноля; 4 –электромагнит; циркулярное намагничивание током через деталь (в) и через проводник в полой детали (г): 1-деталь; 2-дефект; 3-силовые линии магнитного поля; 4-проводники

Магнитный метод, основанный также на свойстве магнитного потока об­разовывать местные поля рассеивания в зоне скрытых трещин, раковин и посторонних включений. При магнитопорошковом спо­собе (рис. 7.5, а) деталь устанавливают на стол дефектоскопа, намагничивают 2-3-кратным включением тока на 1,5-2 с и поливают магнитной суспензией. Смесь магнитного порошка осаж­дается в месте поля рассеивания, указывая расположение дефекта. Деталь затем размагничивают медленным отводом от нее электромагнита.

Рис. 7.5. Схемы дефектоскопии: а-магнитопорошковой; б-магнитографической; в-ультразвуковой по способу «звуковой тени»; г-ультразвуковой по способу «отражения импульсов»; 1-контакт­ная плита; 2-проверяемая деталь; 3-контактный диск; 4-рукоятка для зажима детали; б-магнитный пускатель; 6- трансформатор; 7-намагничивающее устрой­ство; 8-магнитная лента; 9- элемент металлоконструкции с дефектом в сварном шве (1-III- импульсы соответственно от дефекта, края шва, края магнитной ленты, рис. б); 10- излучатель; 11-дефект; 12-приемник; 13-сканирующая (искательная) го­ловка

Для выявления дефектов в сварных швах и трещин в элемен­тах металлоконструкций более пригоден магнитографический спо­соб (рис. 7.5, б), заключающийся в намагничивании контроли­руемого элемента конструкции вместе с прижатой к его поверх­ности магнитной лентой с последующим воспроизведением и рас­шифровкой записи в стационарных условиях с помощью воспроиз­водящей аппаратуры.

Методы дефектоскопии, осно­ванные на свойствах звуковых волн, разделяются на звуковой и ультразвуковой. Воз­можностью выявления дефектов с помощью звука нача­ли пользоваться сравнительно давно. При звуковом ме­тоде контролируемую деталь обстукивают молотком и по звуку, который она издает, определяют наличие или отсутствие дефектов.

Метод акустической эмиссии также основан на свойстве металличе­ской деталей, конструкции изменять звуковой фон при появлении скрытых разрушений. По его характеру и изменению, регистрируемому прибором, судят о наличии трещин и местах их расположения.

Более современным методом выявления дефектов, основанным на свойствах звуковых волн, является уль­тразвуковой метод. Ультразвуковой метод основан на способности ультразвуко­вых колебаний распространяться в виде направленных пучков и отражаться от дефекта (трещины, раковины, непровара и др.). В настоящее время различают три основных метода обнаружения дефектов с помощью уль­тразвука: теневой, отражения и резонансный (рис. 7.5, в, г).

Способом звуковой тени (рис. 7.5, в) дефект обнаруживают, по­мещая деталь между излучателем и приемником. Доступ к ней должен быть свободным с обеих сторон, что не всегда возможно. Способ отражения импульсов (рис. 7.5, г) позволяет контроли­ровать деталь, помещая прибор с одной ее стороны.

Для возбуждения импульсов используют искательные (сканирую­щие) головки. При дефектоскопии шва головку с наклонным преобразователем перемещают по предварительно защищенной поверхности вдоль шва, совершая продольно-поперечные движе­ния с шагом 2—4 мм (рис. 7.5, г).

Благодаря этому уль­тразвуковой метод более пригоден для выяв­ления трещин и дефектов в сварных швах. Для возбуждения импульсов используют искательные (сканирую­щие) головки. При дефектоскопии шва головку с наклонным преобразователем перемещают по предварительно защищенной поверхности вдоль шва, совершая продольно-поперечные движе­ния с шагом 2—4 мм.

Поперечные движения необходимы для дефектоскопии на всю глубину шва. Наличие дефекта выявляют по световой (ультра­звуковые дефекты ДУК-66 ПМ, УД-10П) или цифровой (УД-13П) индикации. В приборах 11 ГУ и УД-12ПУ имеется как световая, так и цифровая индикация. Все названные приборы, кроме пор­тативного дефектоскопа УД-13П (массой около 1 кг), имеют зна­чительную массу (более 6 кг), пригодны, в основном, для стацио­нарных и полустационарных условий.

Способ «отражения импульсов» положен и в основу устройства ультразвуковых толщиномеров, Так портативные прибо­ры УТ-91 П (Кварц-15) или УТ-92П пригодны для определе­ния остаточной толщины металла в труднодоступных для измере­ния корродированных и изношенных зонах металлоконструкций.

Работа ультразвукового дефектоскопа заключается в том, что ультра­звуковые колебания распространяются в металле в виде направ­ленных пучков почти без затухания, при наличии в деталях трещин, пустот, дефектов литья они отражаются (рис. 7.6, а, б).

Рис. 7.6. Обнаружение дефектов ультразвуковым дефектоскопом: а-способ отражения; б - схема ультразвукового дефектоскопа: 1- излучательная призматическая головка; 2- приемная призматическая головка; 3- дефект; 4- деталь; 5-усилитель; 6- генератор развертки; 7-генератор импульсов; 8- электроннолучевая трубка; 9- донный сигнал (отраженный от зоны раздела); 10- начальный им­пульс (между головкой и поверхностью детали); 11- импульс, отраженный от дефекта

Это происходит в результате изменения плотности среды и, следовательно, аку­стического сопротивления. О наличии дефекта судят по сигналу на экране электронно-лучевой трубки 8. Сравнивая величину импульса 11, отраженного от дефекта с интенсивностью отражения от искус­ственного дефекта (эталона), определяют размеры обнаруженного дефекта. По изменению времени от момента посылки импульса до момента приема сигнала определяют расстояние до дефекта. В ремонтном производстве получили применение ультразвуковые дефектоскопы для контроля деталей толщиной до 2,5-5 м (табл. 7.1).

Методы, основанные на молекулярных свойствах жидкостей, применяют для выявления поверхностных дефектов деталей, изготовленных из немагнитных мате­риалов.

Таблица 7.1

Технические характеристики ультразвуковых дефектоскопов (ГОСТ 23049—84)

Марка	Рабочий диапазон, МГц	Максималь­ная глубина прозвучива- ния по стали, мм	Мощ­ность, Вт	Масса, кг	Габариты, Мм
УДМ-3 ДУК-66М ДУК-66ПМ УД-10УА УЗД-64 УД-ЮП	0,5—5 0,6—10   1,25—5До 2,5 0,5—24	5000 1200   5000 2500 5000	180 40   130 130	8,5	220X335X423 260X160X425   487X477X195 360X265X180 340X190X465

Так, по люминесцентному методу на обезжиренную по­верхность детали наносят люминофор, который проника­ет в ее трещины. Излишки люминофора удаляют, деталь облучают ультрафиолетовыми лучами. Оставшийся в трещинах люминофор при облучении ярко светится. Этот метод применяют при выявлении мелких поверхностных трещин в высокоуглёродистых и легированных сталях, пластмассах и цветных металлах. В качестве флуорес­цирующей жидкости широко применяют две смеси: 1) керосин 50 %, бензин 25,%, трансформаторное масло 25%; на 1 л этого раствора добавляют 0,25 г красителя-дефектоля. Смесь выдерживают до полного растворе­ния порошка; 2) керосин 85 %; трансформаторное масло 15 % и эмульгатор ОП-7 в количестве 3 г на 1 л раство­ра. Источником ультрафиолетовых лучей служат ртутно-кварцевые лампы ПРК-2 или ПРК-4, свет которых пропускают через специальный светофильтр типа УФС-3. Осматривая деталь в ультрафиолетовом свете от специальной установки, можно обнаружить трещины и поры в виде светящихся линий и пятен.

Контроль красками состоит в нанесении на чистую (обез­жиренную) поверхность детали специальной жидкости, окрашен­ной ярко-красным красителем. Обладая хорошей смачиваемостью, она проникает в мельчайшие трещины. Спустя 10-15 мин, краску смывают и покрывают поверхность нитроэмалью, способной впи­тывать красную краску. При наличии трещины она четко выяв­ляется в виде красной линии на белом фоне.

Рентгеновский метод требует использования сложной и доро­гой аппаратуры и имеет в ремонтном деле ограниченное приме­нение.

Гамма-лучевой метод основан на использовании γ-лучей с вы­сокой проникающей способностью для просвечивания. Трещины фиксируются на фотопленке, подкладываемой под контролируе­мую деталь. Просвечивать можно толстые детали (свыше 30- 40 мм). Источник γ-лучей имеет малые размеры, подход с ним к контролируемому объекту удобен, оборудование просто и де­шево, пользование им не требует высокой квалификации. Характеристика описанных методов дефектоскопии дана в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Характеристика методов дефектоскопии деталей

Детали и дефекты	Методы
магнит- ный	люми- несцент­ный	нанесе- ния кра­сок	гамма- лучевой	ультра- звуко­вой	акусти- ческой эмиссии
Контроль ферромагнитных деталей	+	+	+	+	+	+
Контроль магнитных. Деталей	-	+	+	+	+	+
Выявление внутренних трещин и других дефек- тов	+	+	+	+	+	+
Выявление глубоко за- легающих внутренних пороков	-	-	-	+	+	-
Минимальная ширина Выявляемой трещины у выхода на поверхность детали, мм	0,001 — 0,01	0,01— 0,03	0,005— 0,03	2—4% толщи- ны де- тали	-	-

Методы дефектоскопии, основанные на гидравлическом и воздушном давлении, применяются при определении водонепроницаемости швов и систем трубопроводов. Кроме того, этими методами пользуются для дефектоскопии тех деталей, которые работают под давлением. Водо- и газонепроницаемость гидро- и пневмоцилиндров, корпусов редукторов, базовых деталей двигателей внутреннего сгорания и др. проверяют избыточным давлением жидкости или воздуха. Его значение и время выдержки указывают в техниче­ских условиях.

Контролю упругости подвергают пружины клапанов двига­телей, сцеплений, тормозов и других сборочных единиц. При контроле определяют сжатие пружины под нагрузкой и ее упру­гость.

Размеры и форму поверхностей деталей контролируют уни­версальными и специальными приборами: толщину зубьев - штангензубомерами и специальными индикаторными приборами; радиальный и осевой зазоры шариковых подшипников - при­борами индикаторного типа; удлинение цепей - штангенцирку­лями и шагомерами.

Твердость деталей определяют стационарными и переносными твердомерами.

Предельный износ деталей устанавливают по технической документации.

Детали после сортировки маркируют краской: годные - белой; тре­бующие ремонта - желтой или зеленой; негодные – красной. После маркирования детали годные поступают на сборку или на склад годных деталей; требующие ремонта - в подразделение для восстановления или на склад деталей, ожидающих ремонта; не годные - на склад утиля или в переплавку для изготовления других деталей.