Методы контроля качества изделий

Контроль (технический контроль) − проверка соответствия изделия установленным техническим требованиям.

Основные виды дефектов:

- раковины (полости округлой формы);

- трещины (нарушение сплошности в виде разрывов полимерного материала);

- инородные включения (структуры, отличающиеся по составу от основного материала);

- пористость (скопление мелких полостей округлой формы);

- отслоения (нарушения сплошности на границе наполнитель−ТЗП корпуса;

- расслоения (нарушения сплошности в толще корпуса и на границе ТЗП−корпус).

Классификация методов неразрушающего контроля изделий.
В основу классификации методов неразрушающего контроля изделий положены физические процессы взаимодействия физического поля с объектом контроля. С точки зрения физических явлений, на которых они основаны, можно выделить четыре основных вида неразрушающего контроля: радиационный, акустический, электромагнитный и оптический.

Каждый из видов контроля подразделяют на методы по рассматриваемым признакам (таблица 10). Наиболее широко для неразрушающего контроля изделий различных габаритов и конструкций используются радиационный и акустический методы. В значительно меньшей степени распространены электромагнитный и оптический методы.

Таблица 10 − Классификация методов неразрушающего контроля

изделий

Вид контроля	Методы контроля
по характеру взаимодействия физических полей с объектом контроля	по первичному информативному параметру	по способу получения первичной информации
Радиационный	Прошедшего излучения	Плотность потока	Сцинтилляционный Радиографический Рентгенографический
Акустический	Прошедшего излучения Отраженного излучения Импедансный Собственных колебаний	Амплитудный Временной	Пьезоэлектрический
Вихретоковый	Отраженного поля	Амплитудный Фазовый	Параметрический
Оптический	Отраженного излучения	Амплитудный	Визуально-оптический

2.7.3.1 Радиационный контроль

Радиационные методы контроля основаны на различии в ослаблении ионизирующего излучения или прохождении его через бездефектный и дефектный участки контролируемого изделия. Используютсяследующие виды ионизирующего излучения: гамма-излучение (радиоактивный изотоп Со⁶⁰); тормозное излучение (бетатрон); рентгеновское излучение (промышленные рентгеновские установки).

Гамма-сцинтилляционный метод. Гамма-сцинтилляционныйметод применяется при контроле вкладных и скрепленных с корпусом изделий для выявления внутренних дефектов в наполнителе (нарушений сплошности или однородности). Гамма-излучение, прошедшее через контролируемое изделие, преобразуется сцинтилляционным детектором в электрические сигналы, которые после соответствующей обработки регистрируются в виде дефектограммы. Амплитуда электрического сигнала пропорциональна интенсивности прошедшего через изделие гамма-излучения. Путем последовательного сравнения зарегистрированной в виде электрических сигналов интенсивности определяют наличие или отсутствие дефектов.

Гамма-сцинтилляционный дефектоскоп состоит из радиоизотопного источника гамма-излучения (типа РИД-41 или ГУП-Со-50-2С); электронно-регистрирующей аппаратуры (ГДСД-М, ГУЗД-2900 или ГД-700 и т.п.).

Диапазон контролируемых толщин наполнителя от 100 до 1100 мм.

Чувствительность контроля (объем минимального выявляемого дефекта) от 0,05 до 8 см³. Чувствительность указана для источника гамма-излучения радиоактивного изотопа Со-60 активностью 50 г-экв Ra при производительности контроля 2 м²/ч и отношении сигнал/шум, равном 2.

Погрешность определения глубины залегания дефекта не более 10 %.

Настройка электронно-регистрирующей аппаратуры производится с помощью имитаторов дефектов (дефектометров), изготавливаемых из материала наполнителя или из материала, отличающегося по плотности не более чем на 0,5 г/см от плотности наполнителя.

В настоящее время разработана унифицированная радиометрическая аппаратура РД-11Р, предназначенная для замены РД-10Р.

Радиографический метод контроля. Радиографический метод используется преимущественно при контроле изделий, скрепленных с корпусом, для обнаружения внутренних дефектов наполнителя и отслоений наполнителя от корпуса на участках изделия, не пригодных для контроля гамма-сцинтилляционным и ультразвуковым методами, а также для определенияконфигурации и глубины залегания дефектов, обнаруживаемых вышеуказанными штатными методами. В качестве источника тормозного излучения применяется бетатрон Б-5Д-25 с максимальной энергией излучения 25 МэВ и мощностью дозы 80 Р/мин на расстоянии 1 м от мишени. В качестве детектора излучения используется рентгенографическая пленка РТ-1 или РТ-5.

Чувствительность радиографического метода контроля сплошности и однородности наполнителя зависит от характера, местоположения и ориентации дефекта и составляет 1,5–2,5 % контролируемой толщины наполнителя. Оценка чувствительности производится с помощью имитаторов дефектов, изготавливаемых в виде дисков с центральным отверстием. Плотность материала имитатора дефекта не должна отличаться от плотности материала наполнителя более чем на ±0,1 г/см³. Выраженное в процентах отношение толщины имитатора дефекта, выявляемого при контроле (различаемого на радиографическом снимке), к контролируемой толщине наполнителя определяет чувствительность метода.

Минимальное раскрытие выявляемого отслоения зависит от диаметра изделия и составляет 0,2–0,5 мм.

Контроль осуществляется по одной из трех схем просвечивания: радиальной, диаметральной и хордовой в зависимости от цели контроля и конструкции изделия.

Контроль выборочный − количество снимков − определяется конструкторской документацией на изделие.

Рентгенографический метод. Рентгенографическому контролю подвергаются вкладные изделия с толщиной наполнителя в направлении просвечивания до 100 мм.

В качестве источников излучения используются рентгеновские аппараты, а в качестве детекторов излучения − рентгенографические пленки РТ-1, РТ-5 и РМ-1.

Чувствительность метода в зависимости от контролируемой толщины наполнителя составляет 1−2 %.

Для оценки чувствительности при контроле изделий с просвечиваемой толщиной до 70 мм применяется канавочный имитатор дефекта по ГОСТ 7512-75, а при контроле изделий с просвечиваемой толщиной от 70 до 100 мм − имитатор дефекта в виде кольца с центральным отверстием. Материал имитатора дефекта должен иметь плотность, отличающуюся не более чем на ±0,1 г/см³ от плотности наполнителя.

Рентгенографический метод может быть применен для контроля сплошности скрепления наполнителя с корпусом или покрытия с наполнителем малогабаритных изделий.

2.7.3.2 Акустический контроль

Акустический контроль основан на анализе параметров упругих колебаний, возбуждаемых в контролируемом изделии. Акустические методы неразрушающего контроля, использующие ультразвуковой диапазон частот, называются ультразвуковыми. В нашей отрасли наш-ли широкое применение теневой и зеркально-теневой ультразвуковые методы, а также ультразвуковой метод изгибных волн. Ограниченное применение имеют ультразвуковой эхо-метод и акустический спектральный и импедансный методы.

2.7.3.3 Ультразвуковые методы

Контроль сплошности и однородности изделий. Контроль сплошности и однородности изделий осуществляется с помощью униц-фицированной УЗ аппаратуры УЗД-Т-30М и унифицированных механических частей УЗД-150, УЗД-450 и УЗД-1000.

Аппаратура УЗД-Т-30М работает в импульсном режиме излучения с частотой посылок 1000 Гц.

Рабочие частоты УЗК − 80, 120, 160 и 320 кГц. Выбор частоты проводится в процессе опытной отработки изделия. Механические части обеспечивают контроль изделий диаметром от 20 до 1000 мм и длиной от 3000 до 600 мм.

Чувствительность контроля (площадь минимального выявляемого дефекта) от 0,25 до 6,0 см².

Акустический контакт создается иммерсионным способом − изделие помещается в ванну с водой. Настройка и периодическая проверка работоспособности дефектоскопа осуществляется с помощью контрольных образцов, содержащих искусственные дефекты в виде сверлений различного диаметра. Контрольный образец изготавливают из бездефектного изделия или из бездефектной его части.

Регистрация результатов контроля производится на дефектограмму.

2.7.3.4 Методы дефектоскопии

Контроль дефектоскопом ЗТА-1П. Дефектоскопом ЗТА-1П контролируется сплошность скрепления наполнителя с корпусом и покрытия с наполнителем. Дефектоскоп ЗТА-1П состоит из электронного блока и излучающего и приемного преобразователей.

Скорость контроля дефектоскопом ЗТА-1П заключается в регистрации уменьшения амплитуды импульсного УЗ сигнала, прошедшего от излучающего преобразователя к приемному через дефектный участок по сравнению с амплитудой сигнала на участке без дефекта.

Уменьшение сигнала регистрируется визуально по экрану электронно-лучевой трубки дефектоскопа.

Контроль осуществляется теневым и зеркально-теневым методами. При контроле участков сплошности конфигурации возможна комбинация теневого и зеркально-теневого методов.

При теневом методе контроля УЗ сигнал проходит через толщу изделия по прямой от ИП к ПП. На экране ЭЛТ дефектоскопа наблюдается один сигнал, являющийся рабочим.

При зеркально-теневом методе УЗсигнал от ИП приходит к ПП после отражения от границы раздела с воздухом, лежащей на пути прохождения сигнала. На экране ЭЛТ наблюдаются донный и иногда поверхностный сигналы.

При комбинации теневого и зеркально-теневого методов на экране ЭЛТ видны прямой и донный сигналы.

Наличие отслоения на пути прохождения прямого или донного сигнала приводит к резкому уменьшению амплитуды рабочего сигнала на экране ЭЛТ.

Минимальные размеры выявляемых отслоений − 30×30 мм.

Производительность контроля − 4,5 м² /ч.

Рабочая частота УЗК − (40±5) кГц.

Ввод и вывод УЗК осуществляется контактным способом. Для улучшения акустического контакта на поверхность корпуса и покрытия наносится контактная среда (водный раствор карбоксиметилцеллюлозы или глицерин). Процесс контроля состоит в сканировании поверхности корпуса и покрытия излучающим преобразователем при неподвижном ПП.

По принципу действия дефектоскоп ЗТА-1П является индикатором наличия или отсутствия отслоений и не имеет блоков измерения размеров и глубины залегания дефектов.

Контроль дефектоскопом УКП-1. Дефектоскопом УКП-1 контролируются изделия вкладного варианта с покрытием типа ЭТС, ЭТХ и ЭТЛ.

Дефектоскоп состоит из электронного блока и искательной головки. Контроль основан на использовании упругих изгибных колебаний ультразвуковой частоты. Электрические колебания с генератора электронного блока поступают на излучающий преобразователь искательной головки, который превращает их в УЗ упругие колебания.
В точке контакта ИП с поверхностью покрытия возникают изгибные волны, которые распространяются по покрытию.

Наличие отслоения покрытия от наполнителя благоприятствует возбуждению изгибных волн с большей амплитудой, чем амплитуда волн на бездефектном участке. ПП искательной головки превращает воздействующие на него изгибные колебания в электрические сигналы, которые, пройдя приемный тракт электронного блока, усиливаются, выпрямляются и фиксируются миллиамперметром электронного блока или самопишущим миллиамперметром.

Технические данные дефектоскопа УКП-1:

- контролируемая толщина покрытия − до 10 мм;

- размеры минимального выявляемого отслоения − 40×40 мм;

- рабочая частота – (40±10) кГц.

Дефектоскоп УКП-1 имеет автономное питание (две батарейки общим напряжением 9 В).

Настройка дефектоскопа для контроля и периодическая проверка его работоспособности производится с помощью стандартного образца, представляющего собой натурное изделие (или его часть) с искусственно созданными отслоениями покрытия от наполнителя, расположенными на участках с различной толщиной покрытия.

Контроль дефектоскопом УКП-1 производится автоматизированным и ручным способами. Скорость сканирования до 150 мм/с при шаге сканирования до 20 мм. Акустический контакт осуществляется сухим способом.

Контроль дефектоскопом УДМ-3. Дефектоскопом УДМ-3 контролируется сплошность скрепления покрытия из состава 230 с наполнителем. В данном случае реализуется УЗ эхо-метод.

При контроле используется раздельно-совмещенная испытательная головка с номинальной рабочей частотой УЗК 2,5 МГц. Ультразвуковые колебания вводятся в покрытие контактным способом с использованием глицерина в качестве контактной среды.

При наличии отслоения покрытия от наполнителя условия отражения УЗК от границы покрытие−наполнитель более благоприятны, чем в случае отсутствия отслоения. На экране ЭЛТ дефектоскопа появляется отраженный сигнал, и одновременно загорается сигнальная лампочка.

Чувствительность контроля (минимальное выявляемое отслоение) − круг диаметром 6 мм.

Максимальная контролируемая толщина 10 мм.

Цилиндрическая боковая поверхность контролируется механизированным способом, а торцевая – ручным способом.

Настройка дефектоскопа и периодическая проверка его работоспособности осуществляются по стандартному образцу, содержащему искусственно созданные отслоения покрытия от наполнителя.

Контроль дефектоскопом УВФД-1. Дефектоскопом УВФД-1 теневым методом контролируются органопластиковые и стеклопластиковые корпуса изделий для выявления расслоений в оболочке корпуса, ТЗП, манжете и отслоений на границах соединений указанных элементов.

Для использования дефектоскопа УВФД-1 в качестве теневой аппаратуры произведена его соответствующая доработка: испытательная головка разделена на два отдельных преобразователя, а в электронный блок дефектоскопа введен дополнительный каскад для обеспечения записи сигнала на самопишущий прибор.

Контроль обеспечивает выявление дефектов с минимальными размерами от 20×20 до 30×30 мм.

Акустический контакт обеспечивается сухим способом.

Контроль дефектоскопом ИАД-2. Дефектоскопом ИАД-2 контролируются корпуса изделий для выявления дефектов в соединении промежуточного и герметизирующего слоев с оболочкой корпуса и в самих слоях на глубине до 4 мм. Дефектоскоп реализует акустический импедансный метод, основанный на измерении силы реакции поверхности контролируемого изделия на стержень, помещенный на эту поверхность и совершающий колебания звуковой частоты.

При наличии в конструкции отслоения жесткость этого участка снижается, и, следовательно, снижается сила реакции на колеблющийся стержень, установленный на дефектный участок.

Размеры минимального выявляемого дефекта 15×15 мм.