Мет оди і значення неруйнівного контролю якості продукції
Всі основні елементи машин розраховуються на однаковий термін служби, після закінчення якого настає їх фізичний знос. На практиці часто доводиться зустрічатися з тим, що окремі частини виробів виходять з ладу раніше цього терміну. Причиною цього, як правило, є дефекти, не виявлені в процесі їх виготовлення і контролю якості.
Технічні пристрої - автомобіль, трактор, літак, телевізійний приймач і інші складаються з окремих частин. Надійність і довговічність кожної з них визначаються насамперед якістю матеріалу, з якого вони виготовлені. Сучасний рівень техніки і технології, наприклад, у металургії, не дозволяє спонтанно отримувати метал бажаної якості, так як сировину часто має непостійні властивості. Руда, скрап, кокс, нерудні присадки не можуть володіти строго певними якостями. Тому в процесі плавки беруться проби, і за результатами їх дослідження шихта і режими коригуються.
З метою забезпечення необхідної якості кінцевого продукту (закінченого виробництвом вироби) необхідно вести контроль не тільки якості матеріалу, але і дотримання режимів технологічних процесів, «контролювати геометричні параметри, якість обробки поверхні деталей та ін Технічні вимірювання, оцінка якості обробленої поверхні (овальність, конусність , циліндричної, шорсткість та ін) несуть інформацію про зовнішню сторону справи, Це дуже важливо, але ще більш важливо проникнути в матеріал, знати його структуру, хімічний склад, якість і глибину термічної обробки. розподіл внутрішніх напружень, характер і розподіл можливих внутрішніх і поверхневих металургійних дефектів. Існують різні методи контролю, їх можна розділити на дві великі групи: контроль якості з руйнуванням і без руйнування матеріалу (заготівлі, деталі).
Контроль якості з руйнуванням, який проводиться методами хімічного, спектрального, рентгеноструктурного та металографічного аналізу, дозволяє виявити відхилення від заданих параметрів складу і структури металу, але вимагає, як правило, взяша проб, виготовлення зразків. Це трудомісткі і дорогі операції. Нерідко на них витрачається стільки ж або більше металу, ніж на виготовлення самої деталі. В особливо відповідальних виробництвах наприклад при виготовленні літальних апаратів, крім зразків виготовляють «свідки» процесу. Цей технічний термін означає, що для вивчення контрольованої деталі спеціально виготовляється її дублікат. Наприклад, щоб перевірити глибину цементованого шару в шестірні, виточують одну шестерню понад передбачений завданням кількості або замість неї виточують додаткову деталь спрощеної форми, скажімо, кільце, яке разом з партією шестерень завантажують в термічну піч. Потім проводять металографічні дослідження «свідка», але результатами яких судять про якість цементування всієї партії цих деталей. Велика трудомісткість, витрати металу, паливно-енергетичних ресурсів зумовили використання названих руйнівних методів контролю тільки у вигляді вибіркового контролю якості. Проте в сучасний період, коли техніка стає все більш складною, вибірковий контроль відповідальних деталей, що працюють у важких експлуатаційних умовах, стає недостатнім, він не може гарантувати високу працездатність і надійність, Більш ефективний контроль дефектів, що порушують суцільність, однорідність макроструктури металу, відхилень хімічного складу слід проводити за допомогою фізичних методів неруйнівного контролю-дефектоскопії, заснованих на дослідженні змін фізичних характеристик металу. Відповідно до ГОСТ 18353-73 методи неруйнівного контролю в залежності від фізичних явищ, на яких вони засновані, поділяються на 10 основних видів: акустичний, капілярний, магнітний, оптичний, радіаційним, радіохвильових, теплової, течеісканіем, електричний. Електромагнітний (вихрових струмів) . При використанні не руйнівних методів контролю встановлюються норми бракування, у противному випадку вироби можуть незаслужено вибраковувати або. навпаки, проникати в експлуатацію з дефектами, Застосовувати методи неруйнівного контролю необхідно з урахуванням їх можливості, чутливості, продуктивності, ефективності.
У контроль без руйнування контрольованого об'єкту входять: зовнішній огляд неозброєним оком або за допомогою оптичних приладів; випробування агрегатів і машин на стендах, установках, у пристосуваннях для визначення ступеня відповідності фактичних робочих характеристик проектним, виявлення причин, що породили відхилення; контроль якості поверхні візуально, за допомогою вимірювальних засобів та приладів; контроль форми і геометричних параметрів деталей, вузлів, агрегатів, виробів в цілому шляхом обміру; визначення товщини металевих і неметалевих аркушів, труб, профілів прокату, тонкостінних деталей, металевих і неметалевих покриттів фізичними методами контролю: виявлення несуцільності матеріалу деталей і вузлів (тріщин, раковин, неметалічних включень і т. до визначення структури металу, його твердості, міцності, електропровідності, коерцитивної сили, феромагнітних металів, правильності виконання процесу термічної обробки сплавів; сортування сплавів за марками за допомогою фізичних методів контролю.
Неруйнівний контроль якості досить ефективний. Він дозволяє знижувати трудомісткість контрольних операцій, різко підвищувати продуктивність праці контролерів. Так, наприклад, металографічний аналіз структури зразка займає 2-3 год, автоматичні засоби контролю (АСК) за 1-2 з виявляють аналогічні дефекти. Застосування методів неруйнівного контролю якості дає вагому економію коштів за рахунок відбракування недоброякісного металу, заготовок перед дорогої механічною обробкою,
Неруйнівний контроль дає можливість перевірити якість деталей до залучення їх у збірку і тим самим не допустити використання дефектних деталей у конструкціях машин, а отже, запобігти аварії та катастрофи. Дані про дефекти, отримані на ранніх стадіях виробництва, дозволяють технічним службам підприємства удосконалювати технологічні процеси, покращувати режими обробки металу в гарячому і холодному стані. Застосовуючи методи неруйнівного контролю, можна зменшити вагу деталей і всього вироби з цілому шляхом зменшення коефіцієнтів запасу міцності.
Заміна громіздкого випробувального та допоміжного обладнання, що використовується для руйнівних методів контролю, малогабаритними приладами і АСК економить виробничі площі. Машини, зібрані з деталей, які пройшли контроль неруйнівними способами, набагато рідше виходять з ладу і, відповідно, рідше вимагають ремонту, заміни частин і деталей. Щоб більш наочно уявити собі, яку від цього вигоду отримує народне господарство, скажімо, що собівартість запасних частин до тракторів становить 80% вартості самих тракторів. Якщо мобілізувати зусилля і кошти на створення комплексу автоматичних засобів неруйнівного контролю якості всіх матеріалів, що випускаються промисловістю, то потенціал металургійної, хімічної промисловості, машинобудування і приладобудування зросте. Широке впровадження в усі галузі промисловості методів і автоматичних засобів неразрушатощего контролю дозволить підвищити надійність, довговічність, якість виробів, поліпшити використання трудових, матеріальних і фінансових ресурсів.
Дефекти металів, їх види і можливі наслідки
Дефекти металу - це такі відхилення від нормального, передбаченого стандартами якості, які погіршують робочі характеристики металу і призводять до зниження сортності або відбракування. За ГОСТ 15467-79 дефектом називається кожне окреме невідповідність продукції встановленим вимогам, Термін «дефект» не слід ототожнювати з терміном «відмову». За ГОСТ 13377-75 відмовою називається подія, що полягає в порушенні працездатності виробу внаслідок дефекту. Однак поява дефектів не завжди приводить до відмови.
Дефекти в залежності від причин їх появи можуть бути конструктивними, виробничими (ремонтними), експлуатаційними, Ми обмежимося розглядом виробничих дефектів, що утворюються в процесі плавлення металу, заливання його в виливниці, кристалізації, охолодження; виготовлення відливок; обробки металів тиском; в результаті термічної, хіміко-термічної, механічної обробки; в зварних, паяних, клепаних з'єднаннях металів. Причинами виникнення дефектів є: недосконалість технологічних процесів виробництва або відновлення деталей, порушення режимів обробки, неефективність методів контролю якості, недотримання режимів і умов експлуатації, регламентованих нормативно-технічною документацією. Дефекти в напівфабрикатах і готових виробах можуть утворитися при зберіганні, транспортуванні внаслідок порушення правил упаковки, закупорювання, консервації і т.д.
Дефекти плавлення, заливання металу у виливниці, кристалізації та охолодження - це зони ліквації, загальна невідповідність заданому хімічному складу, усадочні раковини, рихлість, пористість, газові раковини, поздовжні і поперечні гарячі і холодні тріщини, міхури, неметалеві включення (земля, шлак) і ін Ліквація - це місцева неоднорідність хімічного складу сплаву, що виникає при його кристалізації. У зоні ліквації можуть бути знижені металеві характеристики металу. Дефектами виливків можуть бути: загальна невідповідність заданому хімічному складу, ізоляція, усадочні і газові раковини, пористість, неметалеві включення, тріщини, викривлення. У багатьох випадках виливок бракують через незначного дефекту, розташованого на невідповідальних поверхнях або в шарі металу, який буде знятий при механічній обробці. При раціональному виправленні дефектів виливків можна домогтися скорочення браку на 50-60%, що дасть великий економічний ефект. Наприклад, у разі недоливу великої виливки дефектне місце можна доопрацювати наварюванням або наплавленням рідким металом. Відливання, що має відхилення від вимог ГОСТів або ТУ, являє собою шлюб.
Дефекти при обробці металів тиском виникають у процесі прокатки, волочіння, пресування, кування і штампування металів у вигляді усадкових і газових раковин, рихлоти, ліквації, тріщин, розшарувань, волосовин, флокенів, неметалевих включень (є наслідком неякісного вихідного матеріалу); задирок, зрушень однієї частини профілю по відношенню до іншої, рисок від задирів на валках прокатного стану, полон, заходів, затискачів, стоншення і розривів (дефекти виробництва). Флоке - дефекти внутрішньої будови сталі у вигляді сріблясто-білих плям (в зламі) або волосовин (на протруєного шліфах) - зустрічаються головним чином у катаних або кованих виробах і зумовлені підвищеним вмістом водню.
Дефекти термічної і хіміко-термічної обробки металів з'являються в результаті гарячої обробки металів: грубозерниста структура, оксидні і сульфідні виділення по границях зерен в металі, викликані перегріванням; грубозерниста структура і окислення на межі зерен, зумовлені перепалу; термічні тріщини, обезуглероживание, коксування, водневі тріщини. Окислення по межах зерен викликає міжкристалітну корозію, яка в подальшому сприяє руйнуванню металу.
Дефекти механічної обробки можливі в процесі обробки металів різанням: оздоблювальні мікротріщини в поверхневому шарі деталі, наклепанной в результаті впливу ріжучого інструменту; шліфувальні тріщини на оброблюваній поверхні (частіше зустрічаються на деталях, виготовлених з металів з високою твердістю): залишкові розтягують або стискають внутрішні напруги. Вони сприяють появі втомних тріщин і цим становлять велику небезпеку в процесі експлуатації виробів.
Дефекти зварювання та паяння металів бувають зовнішніми і внутрішніми. У зварних з'єднаннях до зовнішніх дефектів відносять напливи, підрізи, зовнішні непровари та несплавлення, поверхневі тріщини і пори; до внутрішніх - приховані тріщини і пори, внутрішні непровари та несплавлення, шлакові і інші включення. У паяних з'єднаннях зовнішніми дефектами є напливи і натікання припою, неповне заповнення шва припоєм; до внутрішніх - пори, включення флюсу, тріщини та ін
Дефекти клепки - це зазори в пакеті склепуваний аркушів, перекіс стрижня заклепки, недостатня висота замикає головки заклепки, тріщини в склепуваний аркушах, на замикаючих і заставних голівках, вм'ятини, забоїни.
За своїм характером дефекти можуть бути місцевими (пори, раковини, тріщини, розшарування, заходи тощо); розподіленими в обмежених зонах (Лікваційне скупчення, зони неповного гарту, корозійного поразки, місцевий наклеп); розташованими по всьому обсягом виробу або його поверхні (невідповідність хімічного складу, структури, якості механічної обробки).
Місцеві дефекти, локалізовані в обмеженому обсязі, можуть бути точковими, лінійними, площинними і об'ємними. По своєму розташуванню вони поділяються на зовнішні (поверхневі, підповерхневі) і внутрішні (глибинні).
Не всякий дефект металу є дефектом виробу. Відхилення від встановленої якості металу, які не істотні для роботи даного технічного пристрою, не повинні вважатися дня нього дефектами. Відхилення від заданої якості, які є дефектами для виробів, що працюють в одних умовах (наприклад, втомні при динамічному навантаженні), можуть не мати значення при інших умовах роботи (наприклад, при статичному навантаженні). Допустимі дефекти металу в залежності від призна чення вироби повинні обумовлюватися в ГОСТ, ОСТ, СТП, конструкторської документації, в технічних умовах.
Для того щоб уявити, яке зло можуть принести дефекти металу, розглянемо декілька прикладів. На відміну від звичайної корозії межкристаллитная корозія проникає всередину металу, розташовуючись між зернами його структури. Вона вражає деталі, паропроводи парових котлів і хімічних апаратів, що працюють при високих температурах. Вихід з ладу паропроводу, по якому під тиском у сотні атмосфер йде перегрітий пар, може призвести до катастрофи на електростанції. При зварюванні, паянні деталей і вузлів у результаті порушення технологічних режимів часто виходить непровар, непронай і як следствне - відмова виробу або аварія. Важким і ще не до кінця дослідженим дефектом багатьох матеріалів і конструкцій є внутрішні напруги, які нерідко в статичному положенні без докладання навантаження здатні зруйнувати дуже міцні вироби. Звичайна корозія окрім зниження механічної міцності і пластичності металів, збільшення тертя між рухомими частинами машин, верстатів, приладів, погіршення фізичних характеристик викликає до 25% прямої втрати металу від його щорічної виплавки.
Висока якість металу і виготовлених з нього виробів забезпечується багатьма шляхами, головними з яких є; постійне вдосконалення технологічних процесів, суворе дотримання режимів плавки, впровадження прогресивного обладнання, підвищення ефективності методів контролю якості металу, активне впровадження комплексної системи управління якістю продукції, постійне підвищення трудової, виробничої і виконавської дисципліни.
Неруйнівний контроль якості методами дефектоскопії
Дефектоскопія-комплекс методів і засобів неруйнівного контролю матеріалів і виробів з метою виявлення дефектів, Дефектоскопія включає розробку методів і апаратуру (дефектоскопи та ін), складання методик контролю, аналіз і обробку показань дефектоскопів. В основі методів дефектоскопії лежить дослідження фізичних властивостей матеріалів при впливі на них рентгенівських, інфрачервоних, ультрафіолетових променів, гамма-променів, радіохвиль, ультразвукових пружних коливань, магнітного і електричного полів і ін
Дефектоскоп пристрій для виявлення дефектів у виробах методами неруйнівного контролю. Розрізняють дефектоскопи магнітні, рентгенівські, ультразвукові, електроіндуктівние та ін Вони виконуються у вигляді переносних, лабораторних приладів або стаціонарних установок. Переносні дефектоскопи зазвичай мають найпростіші індикатори для виявлення дефектів (стрілочний прилад, світловий або звуковий сигналізатор і т, д.); лабораторні дефектоскопи більш чутливі, часто оснащуються осціллоскопіческімі і цифровими індикаторами, У стаціонарних дефектоскопах - найбільш універсальних - передбачені самозапісивающіе пристрою для реєстрації показань і їх об'єктивної оцінки.
Деякі дефектоскопи дозволяють перевіряти вироби, які рухаються зі значною швидкістю (наприклад, труби в процесі прокатки), або самі здатні рухатися відносно вироби (наприклад, рейкові дефектоскопи). Існують дефектоскопи для контролю виробів, нагрітих до високої температури.
Найбільш простим методом дефектоскопії є візуальний, здійснюваний неозброєним оком або за допомогою оптичних приладів (наприклад, лупи). Для огляду внутрішніх поверхонь, глибоких порожнин і важкодоступних місць застосовують спеціальні трубки з призмами і мініатюрними освітлювачами (діоптрійної трубки) і телевізійні трубки. Для контролю, наприклад, якості поверхні тонкого дроту використовують лазери. Візуальна дефектоскопія дозволяє виявити тільки поверхневі дефекти (тріщини, полони, заходи тощо) у виробах з металу і внутрішні дефекти у виробах з скла або прозорих для видимого світла пластмас, Мінімальний розмір дефектів, які виявляються неозброєним оком, становить 0,1-0, 2 мм, а при використанні оптичних систем - десятки мікрон.
Більш широке поширення отримав метод оптичного контролю у зв'язку зі створенням оптичного квантового генератора (ОКГ). З його допомогою можна робити контроль геометричних розмірів виробів зі складною конфігурацією, несплошностей, неоднорідностей, деформацій, вібрацій, внутрішніх напружень прозорих об'єктів, концентрацій, чистоти газів і рідин, товщини плівкових покриттів, шорсткості поверхні виробів, Першим ОКГ був рубіновий генератор, активним елементом якого був циліндричний стрижень з кристала рубіна із впровадженими в його грати іонами хрому. Порушення активних часток у ОКГ здійснювалося впливом на активний елемент світлового випромінювання високої інтенсивності за допомогою газорозрядних ламп-спалахів і ламп безперервного горіння серійного виробництва (оптична накачка). Управління випромінюванням частинок (створення зворотного зв'язку) проводилося за допомогою дзеркал., Одне з яких напівпрозорий на довжині хвилі генерації. У резонаторі (системі з двох дзеркал і розміщеного між ними активного елементу) встановлюються стоячі хвилі. Типи коливань (або моди) відрізняються один від одного, /
Широке поширення отримали газові оптичні квантові генератори. У них активним елементом є газ або суміш газів. Найбільшого поширення набув ОКГ на суміші гелію і неону. Дратуються газові генератори в основному електричним розрядом в газовому середовищі. Основним елементом гелій-неонового ОКГ (як і інших. ОКГ) є газорозрядна трубка, виконана з скла або кварцу. Майже всі ОКГ працюють у безперервному режимі, j Для створення зворотного зв'язку, так само як і в твердотільних 1 ОКГ, використовуються дзеркала, що утворюють резонатор.
У 1948 р. фізик Д. Габор запропонував метод контролю, заснований на інтерференції хвиль. У процесі контролю якості на фотоплівку одночасно з «сигнальною» хвилею, 1 розсіяною об'єктом, направляють «опорну» хвилю від того жеісточніка світла. При інтерференції цих хвиль виникає картина, яка містить повну інформацію про об'єкт, яка фіксується на світлочутливої поверхні - галограмме. При опроміненні галограмми або її ділянки опорною хвилею видно об'ємне зображення об'єкта. Галограмму можна отримати за допомогою хвиль будь-якої природи і будь-якого діапазону частот.
Примітка. Зірочкою відмічені характеристика одномодового режиму генерації (порушується одна поперечна мода). Решта генератори працюють у многомодовом режимі. Інтерференція хвиль - явище, що спостерігається при одночасному поширенні в просторі кількох хвиль і складається в стаціонарному (або повільно змінюється) просторовому розподілі амплітуди і фази результуючої хвилі. Інтерференція хвиль можлива, якщо різниця фаз хвиль постійна в часі, тобто хвилі когерентні.
Рентгенодефектоскопії заснована на поглинанні рентгенівських променів, що залежить від щільності середовища і атомного номера елементів, що утворюють матеріал середовища. Наявність таких дефектів, як тріщини, раковини і сторонні включення, призводить до тому)% що проходять через матеріал промені послаблюються в різному ступені. Реєструючи розподіл інтенсивності проходять променів, можна визначити наявність і розташування різних неоднорідностей матеріалу.
Інтенсивність променів реєструють кількома методами. Методами фотографії отримують знімок деталі (матеріалу) на плівці. Візуальний метод заснований на спостереженні зображення деталі на флуоресціює екрані. Найбільш ефективний цей метод при використань електронно-оптичних перетворювачів. Ксерографічного методом одержують зображення на металевих пластинках, покритих шаром речовини, поверхні якого повідомлений електростатичний заряд,
Чутливість методів рентгенодефектоскопії визначається відношенням протяжності дефекту в напрямку просвічування до товщини деталі в цьому перерізі і для різних матеріалів становить 1 - 10%. Застосування рентгенодефектоскопії ефективно для деталей порівняно невеликої товщини, так як проникаюча здатність рентгенівських променів з збільшенням їх енергії зростає незначно. Рентгенодефектос копію застосовують для визначення раковин, грубих тріщин, Лікваційне включень в литих та зварних сталевих виробах товщиною до 80 мм і у виробах з легких сплавів товщиною до 250 мм. Для цього використовують промислові рентгенівські установки з енергією випромінювання від 5-10 до 200 * 400 КЗВ (1 зв = 1,60210 - Ю »19 Дж). Вироби великої товщини (ДО 500 мм) просвічують наджорстким електромагнітним випромінюванням з енергією в десятки Метв. отриманим в бетатронів,
Гамма-дефектоскопія має ту ж фізичну сутність основи, що й рентгенодефектоскопії. але при цьому використовуються гамма-промені, що випускаються штучними радіоактивними ізотопами різних металів (кобальту, іридію, європію, танталу, цезію, Тулія та ін.) При гамма-дефектоскопії використовують енергію випромінювання від декількох десятків кев до 1-2 МеВ для просвічування деталей великої товщини. Цей метод має суттєві переваги перед реітгенодефектоскопіей: апаратура для гамма-дефектоскопії порівняно проста, джерело випромінювання компактний, що дозволяє обстежити важкодоступні ділянки виробів. Крім того, цим методом можна користуватися в тому випадку, коли застосування рентгенодефектоскопії утруднене (наприклад, в польових умовах). При роботі з джерелами рентгенівського і гамма-випромінювання повинна бути забезпечена ефективна біологічний захист.
Радіодефектоскопія, заснована на проникаючих властивості мікрорадіоволн, дозволяє виявляти дефекти головним чином на поверхні виробів звичайно з неметалічних матеріалів. Радіодефектоскопія металевих виробів через малу проникаючої здатності мікрорадіоволн обмежена. Цим методом визначають дефекти у сталевих листах, дроту у процесі їх виготовлення, а також вимірюють їх товщину або діаметр, товщину діелектричних покриттів і т.д. Від генератора, що працює в безперервному або імпульсному режимі, мікрорадіоволни через рупорні антени проникають у виріб і, пройшовши підсилювач прийнятих сигналів, реєструються прийомним пристроєм.
При інфрачервоної дефектоскопії використовуються інфрачервоні (ті мулові) промені для виявлення непрозорих для видимого світла включень. Інфрачервоне зображення дефекту отримують в прохідному, відбитому або власному випромінюванні досліджуваного виробу. Цим методом контролюють вироби, що нагріваються в процесі роботи. Дефектні ділянки у виробі змінюють тепловий потік. Потік інфрачервоного випромінювання пропускають через виріб і реєструють його розподіл теплочутливим приймачем. Неоднорідність будови матеріалів можна дослідити і методом ультрафіолетової дефектоскопії.
Інфрачервона інтроскопія дослівно означає теплове внутрівіденіе і дозволяє бачити внутрішню структуру таких важливих для радіоелектроніки матеріалів, як напівпровідники. Наявність у напівпровідниках найдрібніших домішок різко погіршує їх властивості. Інтроскопи дозволяють точно контролювати монокристали напівпровідників, знаходити порушення структури і мікротріщини.
Магнітна дефектоскопія заснована на дослідженні спотворень магнітного поля, що виникають у місцях дефектів у виробах з феромагнітних матеріалів. служити магнітний порошок (закис - окис заліза) або його суспензія в олії з дисперсністю часток 5-10 мкм. При намагнічуванні вироби порошок осідає в місцях розташування дефектів (метод магнітного порошку). Методом магнітного порошку можна виявити тріщини та інші-дефекти на глибині до 2 мм.
Чутливість методу магнітної дефектоскопії залежить від хмагнітних характеристик-матеріалів, застосовуваних індикаторів, режимів намагнічування вироби та ін
Поле розсіювання можна фіксувати на магнітній стрічці, яку накладають на досліджувану ділянку, намагніченого вироби (магнітопорошкового метод). Цим методом контролюють головним чином зварні шви трубопроводів товщиною до 10-12 мм і виявляють на них тонкі тріщини і непровар.
Використовують на практиці малогабаритні датчики (феррозонди), які при русі по виробу в місці дефекту вказують на зміну імпульсу струму, що реєструється на екрані осцилоскопа (ферозондовий метод). Ферозондовий метод найбільш доцільний для виявлення дефектів на глибині до 10 мм і в окремих випадках до 20 мм у виробах правильної форми. Цей метод дозволяє повністю автоматизувати контроль і розбракування.
Намагнічування виробів проводиться магнітними дефектоскопамш. створюють магнітні поля достатньої напруженості. Після проведення контролю вироби ретельно розмагнічують,
Методи магнітної дефектоскопії застосовують для дослідження структури матеріалів (магнітна структурометрія) та вимірювання товщини (магнітна товщинометрія).
Магнітна структурометрія побудована на визначенні основних магнітних характеристик матеріалу (коерцитивної сили, індукції, залишкової намагні ченности, магнітної проникності). Ці характеристики, як правило, залежать від структурного стану сплаву, що піддається різної термічній обробці. Магнітну структурометрію застосовують для визначення структурних складових сплаву, що знаходяться в ньому в невеликій кількості і за своїм магнітним характеристикам значно відрізняються від основи сплаву, для вимірювання глибини цементації, поверхневого гарту і т.п.
Магнітна товщинометрія заснована на вимірюванні сили тяжіння постійного магніту або електромагніту до поверхні виробу з феромагнітного матеріалу, на яку нанесено шар немагнітного покриття, і дозволяє визначити товщину цього покриття.
Електроіндуктівная (струмовихровий) дефектоскопія заснована на порушенні вихрових струмів змінним магнітним толем датчика дефектоскопа. Вихрові струми створюють своє поле, протилежне за знаком збудливому. У результаті вз аімодействія цих полів змінюється повний опір котушки датчика, що і відзначає індикатор. Показання індикатора залежать від електропровідності та магнітної проникності металу, розмірів виробу, а також від змін електропровідності через структурні неоднорідностей або порушень суцільності металу. Датчики струмовихровий дефектоскопів виготовляють у вигляді котушок індуктивності, усередині яких поміщають виріб (прохідні датчики) або які накладають на виріб (накладні датчики).
Застосування струмовихровий дефектоскопії дозволяє автоматизувати контроль якості дроту, прутків, труб, профілів, що рухаються в процесі їх виготовлення зі значними швидкостями, вести безперервне вимірювання розмірів. Струмовихровий дефектоскопами можна контролювати якість термічної обробки, оцінювати забрудненість високозлектропроводних металів (міді, алюмінію), визначати глибину шарів хіміко-термічної обробки з точністю до 3%, сортувати деякі матеріали за марками, вимірювати електропровідність неферомагнітних матеріалів з точністю до 1%, виявляти поверхневі тріщини глибиною в кілька мікрон при протяжності їх в декілька десятих доль міліметра.
Термоелектрична дефектоскопія заснована на вимірюванні електрорушійної сили (термоЕРС), що виникає в замкнутому ланцюзі при нагріванні місця контакту двох різнорідних матеріалів. Якщо один з цих матеріалів прийняти за еталон, то при заданій різниці температур гарячого і холодного контактів величина і знак термоЕРС будуть визначатися хімічним складом другий матеріалу. Цей метод зазвичай застосовують в тих випадках, коли потрібно визначити марку матеріалу, з якого складається напівфабрикат або елемент конструкції (в тому числі готової конструкції).
Трибоелектричного дефектоскопія заснована на вимірюванні електрорушійної сили, що виникає при терті різнорідних матеріалів. Вимірюючи різницю потенціалів між еталонними і випробуваними матеріалами, можна розрізнити марки деяких сплавів.
Електростатична дефектоскопія заснована па використань електростатичного поля, в яке поміщають виріб. Для виявлення поверхневих тріщин у виробах з неелектропровідних матеріалів (фарфору, скла, пластмас), а також з металів, покритих тими ж матеріалами, виріб запилюють тонким порошком крейди з пульверизатора з ебонітовим наконечником (порошковий метод). При цьому частинки крейди отримують позитивний заряд, У результаті неоднорідності електростатичного поля частинки крейди скупчуються біля країв тріщин. Цей метод застосовують також для контролю виробів з ізоляційних матеріалів. Перед запиленням їх необхідно змочити ионогенной рідиною.
Капілярна дефектоскопія
Капілярна дефектоскопія заснована на штучному підвищенні світло-і цветоконтрастності дефектів щодо неушкодженого ділянки. Методи капілярної дефектоскопії дозволяють виявляти неозброєним оком тонкі поверхневі тріщини та інші несуцільності матеріалу, що утворюються при виготовленні та експлуатації деталей машин.
Метод капілярної дефектоскопії може бути застосований Для контролю якості заготовок і деталей, виготовлених з будь-яких немагнітних матеріалів: ауетепітних сталей, кольорових сплавів, пластмас, кераміки, - крім матеріалів, які мають пористою структурою. Він заснований на принципах капілярного проникнення індикаторної рідини (піні-Транті) у порожнину дефекту, адсорбції її виявляють складом та люмінесценції індикаторного складу в променях ультрафіолетового світла (УФС). Як джерело УФС використовується ртутно-кварцова лампа типу ДРШ-1000, поміщена в захисний кожух з параболічним рефлектором.
Чутливість капілярної дефектоскопії визначається абсолютними розмірами дефектів і обмежується верхньою і нижньою межами їх виявляється ™. Нижньою межею чутливості є різні тупикові несуцільності з шириною рас криття менше 1 мк, верхнім - не більше - 0,4 мм будь-якої довжини. Дефекти з більшою шириною розкриття, а також ризики з округлим дном, глибина яких не перевищує 70-80% від її ширини, піддавати капілярної дефектоскопії не можна через інтенсивного вимиванні пенетранта з гирла дефектів металу.
Методика капілярної дефектоскопії контрольованого об'єкта (заготівлі, деталі, вироби) складається з наступних послідовно виконуваних операцій:
1) прогрівання його при температурі 100-120 ° С протягом I - 1,5 год з метою видалення вологи з мікротріщин;
2) знежирення ацетоном в ультразвуковій ванні протягом т = 3 - 5 хв;
сушка в потоці чистого стисненого повітря при р = 70-80 ° С, тиску »/) = 2 кгс / см. т ~ 5 -10 хв;
просочування індикаторної рідиною методом занурення в ультразвуковій ванні, т ~ 7-10 хв (залежно від складу);
5) видалення індикаторної рідини з поверхні об'єкта розпорошеною струменем гарячої води при 55-65 °, тиску р ~ 2 кгс / см 2, т ~ 5 хв;
6) сушка в потоці сухого чистого повітря при 30-40 ° С, тиску 2 кгс / см 2, т-10с;
7) нанесення виявляє складу за допомогою фарборозпилювача. Товщина покриття приблизно 10 км (контроль візуально за еталоном);
8) сушіння на повітрі при нормальній температурі, т-5-10 хв;
9) огляд деталей сфокусованого пучку УФС через 20-30 хвилин після нанесення виявляє складу;
10) видалення білого лакового покриття ацетоном в ультразвуковій ванні, т = 20-30 с. Якщо дефект виявився недостатньо чітко, перевірка повторюється через; 30 хв. В якості індикатора (пенетранта) використовується люмінесцентна рідина ЛШ-6А, що включає в себе люмоген № 2 (люмінофор ГОСТ 16316-70) - 8 г / л, дітолілметан (ТУ 6-09-1220-76) -50%, бутиловий спирт (ГОСТ 6006 -73) - 40%, емульгатор ОП-7 (ГОСТ 8433-57) - 10% рідина ЛШ-4 - ксилол (ГОСТ 9949-76) - 23%, гас (ГОСТ 4753-68) - 75%. люмоген М * 2-1.6 м. / л.
Для прояву пенетранта в залежності від наявності компонентів, можна застосовувати такі склади, білу нітроемаль «Екстра» СТУ-30-210-33-63 або ВТУ МХП 693-50) - 300 мл, ацетон (ГОСТ 2603-71) - 400 мл, спирт етиловий (ГОСТ 18300-72) - 500 мл, воду - 500 мл, каолін (ГОСТ 6138-61) - 400 р. / л, технічну стеаринову кислоту (ГОСТ 6484 - 64) - 5 г, бензин Б-70 (ГОСТ 1012-72) - 100 мл.
Виявляє лак (покриття), виготовлений на основі нітрозшалі, сушиться на повітрі при нормальній температурі; на основі каоліну - в струмені гарячого повітря при / -70 - 80 ° С.
Пенетрант ЛШ-4 проявляється за допомогою порошку окису магнію. Покриття на основі нітроемалі зручно в роботі, володіє міцною плівкою, не руйнується в процесі огляду, тривалий час добре зберігається на деталі, легко видаляється з поверхні емульгатором ОП-7 і водою (дві частини ОП-7, вісім частин води). Покриття на основі каоліну менш міцне. Лускатість покриття на стеарин утрудняє огляд пружин і робить сліди дефектів нечіткими. В'язкість приготованого виявляє лаку повинна бути 13-15 з по віскозиметрі В3 = 4 (ГОСТ 8420 = 74) при температурі -4-18-20 е С.
Практика показала, що чутливість капілярної дефектоскопії підвищується, якщо перед операцією № 4 контрольовані деталі піддати впливу ультразвуку. Наприклад, після озвучення кручених пружин з дроту протягом 20-30 за допомогою ультразвукового генератора УЗГ-10-22 на пружинах, оброблених у складах ЛШ-6А, ЛШ-4, відкрилася велика кількість дефектів, у тому числі тріщин, які утворилися внаслідок міжкристалітної корозії . Раніше при цій же методиці контролю, але без використання ультразвуку ці тріщини на цих же пружинах не були виявлені.
Індикаторна рідина ЛШ-6А є найкращим пе-нетрантом. Вона має більш високу проникаючу здатність льотки видаляється з поверхні деталі за допомогою водного розчину емульгатора ОП-7, не дає помітного світиться фону на поверхні при прояві, володіє великою інтенсивністю люмінесценції як в макро-, так і в мікрослоях. Що виявляється покриття на основі нітроемалі зручно в експлуатації воно міцно, не руйнується в процесі огляду і може бути збережено на деталі протягом тривалого часу.
При цьому методі контролю деталі, як правило, оглядаються неозброєним оком. При огляді дрібних Дефектів, а також у сумнівних випадках рекомендується застосовувати лупу 2-4-кратного збільшення. Як еталон використовуються зразки контрольованих деталей, виготовлені з того ж матеріалу, з тієї леї технології, з дефектами, близькими за розмірами до нижньої межі чутливості методу. Крім робочих еталонів повинні бути контрольні. Контрольні та робочі еталони мають паспорт з описом і фотографією наявних на них вад матеріалу, виявлених капілярним методом.
При оцінці допустимості дефектів на заготовках пружин необхідно керуватися вимогами, що пред'являються до дроту ТУ або ГОСТами. Пружини розтягання контролюються в розтягнутому вигляді, надітими на спеціальні пристосування, при цьому відстань між витками повинно бути не менше 2 мм.
Ультразвукова дефектоскопія
Ультразвукова дефектоскопія заснована на використанні пружних коливань, головним чином ультразвукового діапазону частот. Порушення суцільності або однорідності середовища впливають на поширення пружних хвиль у виробі або на режим коливань вироби. Якщо наприклад, всередині виливки знаходиться газова раковина, то коливання, поширюючись по металу, доходять до неї і змінюють свій напрямок. Індикатор, вловивши цю зміну, миттєво показує, що в литві дефект.
У техніці використовують механічні коливання в дуже широкому інтервалі частот - від декількох герців до 200 МГц, або від інфразвуку до ультразвуку. Широкий інтервал застосовуваних частот обумовлений тим, що характер їх поширення і поглинання залежить від частоти. Нею визначаються контрольована зона, мінімальна вимірювана товщина, ступінь поглинання і характер порушених воїн. У ультразвукової дефектоскопії використовується ціла гама різних видів хвиль, які відрізняються один від одного як напрямами поширення коливань, так і характером коливань. Механічні коливання використовуються для виявлення порушення суцільності та вимірювання товщини. Властивість їх поглинання при проходжень через контрольовану середу використовується для знаходження дрібних розсіяних сторонніх включень і порожнеч, оцінки неоднорідності зерна, структури, визначення щільності маси, внутрішніх напружень, коефіцієнта в'язкості, міжкристалітної корозії, зони поверхневого розповсюдження. Великою перевагою методів і засобів неруйнівного ультразвукового контролю є їх універсальність - можливість застосування як для металів і сплавів, так і для кераміки, напівпровідників, пластичних мас, бетону, порцеляни, скла, феритів, твердих сплавів, тобто таких синтетичних матеріалів, які знаходять все більше застосування в техніці.
Ультразвуковому контролю можна піддавати великогабаритні деталі та заготовки, так як глибина проникнення ультразвуку в метал може досягати 8-10 м. Апаратура для ультразвукової дефектоскопії порівняно проста і не вимагає спеціальних заходів з техніки безпеки. Тому цей вид контролю дуже широко поширюється в самих різних галузях народного господарства, може використовуватися в лабораторіях, виробничих і польових умов.
Для реалізацій всіх методів аналізу поширення пружних коливань необхідно мати випромінювач механічних коливань (вібратор) та індикатор, що сприймає механічні коливання випробуваної середовища. Ультразвукові коливання випромінюються і приймаються від випробуваного об'єкта за допомогою п'єзоелектричних пластин з кварцу, титанату барію, сульфату літію та інших матеріалів, що перетворюють електричні коливання в пружні коливання тієї ж частоти і назад.
Випромінювач і індикатор можуть бути поєднані в одному датчику, що працює в імпульсному режимі, чергуючи свої функції, тобто працюючи подібно радиолокатору спочатку як випромінювач, а потім як індикатор.
Таким чином, основою ультразвукового дефектоскопа є комплекс електронної апаратури, яка посилає високочастотний імпульс струму в п'єзокристали; останні, у свою чергу, перетворюють електричний імпульс в механічні коливання високої частоти - ультразвук. Коливання, проходячи крізь деталь, можуть відбитися від її протилежної стінки. Якщо у литві є дефекти до на ні х потрапляє промінь ультразвуку, то він змінює свій напрям на дефекті.
До числа основних методів ультразвукової дефектоскопії належать: ехометод, тіньовий, резонансний, велосімметрічний (власне ультразвукові методи), імпедансний і метод вільних коливань (акустичні методи).
Ехометод найбільш універсальний. Він заснований на посилці у виріб коротких імпульсів ультразвукових коливань, реєстрації інтенсивності і часу приходу ехосигналів, відбитих від дефектів. Для контролю вироби датчик луна-дефектів сканує його поверхню. За допомогою цього методу можна виявити поверхневі і глибинні дефекти з різною орієнтуванням. Для проведення такого контролю створені різні промислові установки. Ехосигнали можна бачити на екрані осцилоскопа або реєструвати самозапісивающім приладом, який дозволяє підвищити надійність, об'єктивність, вірогідність виявлення дефектів, а також продуктивність і відтворюваність контролю. Чутливість ехометода вельми висока. В оптимальних умовах контролю на частоті 2-4 МГц можна виявляти дефекти, що відображає поверхня яких має площу близько 1 мм.
Тіньовий метод є досить поширеним в ультразвуковому контролі.
Цей метод виявлення оптичних неоднорідностей в прозорих заломлюючих середовищах і дефектів поверхонь, що відбивають (напр., дзеркал). Т. м. застосовують для дослідження розподілу щільності повітряних потоків, що утворюються при обтіканні моделей в аеродинамічних трубах, використовують для проекції на екран зображень (що отримуються у вигляді оптичних неоднорідностей) у бульбашкових камерах, в телевізійних системах проекції на великий екран і ін Т. м . запропоновано ньому. ученим А. Теплером в 1867.
Рис. 1. Освіта тіней на екрані.
У т. м. пучок променів від точкового або щілинного джерела світла 1 (мал.) лінзою або системою лінз і дзеркал (2-2 ') направляється через досліджуваний об'єкт (3) і фокусується на непрозорій перешкоді (5) з гострою крайкою (на т. н. ножі Фуко), так що зображення джерела проектується на самому краю перешкоди. Якщо в досліджуваному об'єкті немає оптич. неоднорідностей, то всі йдуть від нього промені затримуються перешкодою. При наявності оптич. неоднорідності (4) промені будуть розсіюватися нею і частина їх, відхилившись, пройде вище перепони. Поставивши за нею проекційний об'єктив (6) або окуляр, можна на екрані (7) отримати зображення неоднорідностей (8) або спостерігати їх візуально. Іноді замість точкового джерела світла і ножа Фуко застосовують оптично зв'язані решітки (растри), що перекривають хід променів при відсутності на їх шляху неоднорідностей. Застосовуються також решітки з щілинами у вигляді кольорових світлофільтрів, що дозволяють наочніше визначати характер оптич. неоднорідностей. Отримання більш грубої (тіньової) картини зон різкої зміни оптич. густин об'єкта можливе без перекриття променів ножем Фуко або гратами. Просвічування об'єкта двома оптич. системами, встановленими під кутом один до одного, дозволяє отримувати стереоскопіч. картину розподілу неоднорідностей в об'єкті.
Тіньовий метод - метод виявлення оптич. неодно-родностей в прозорих заломлюючих середовищах і дефектів поверхонь, що відбивають (напр., дзеркал). Вперше запропоновано в 1857 Л. Фуко (L. Foucault) для поверхонь, що відбивають. У 1867 А. Тендером (A. Toepier) цей метод був вдосконалений за дослідженні прозорих заломлюючих середовищ. Т, м. зв. також шлірен-методом (від нім. Schliere-оптич. неоднорідність, свиль, шлір).
У Т. м. пучок променів від точкового або щілинного джерела світла 1 (мал.) лінзою або системою лінз і дзеркал (2-2 ') направляється через досліджуваний об'єкт (3) і фокусується на непрозорій перешкоді (5) з гострою крайкою (на т. <н. зв про ж е Ф у к о), так що зображення джерела проектується на самому краю перешкоди. Якщо в досліджуваному об'єкті немає оптич. неоднорідностей, то всі йдуть від нього промені затримуються перешкодою. При наявності оптич. неоднорідності (4) промені будуть розсіюватися нею і частина їх, відхилившись, пройде вище перепони. Поставивши за нею проекційний об'єктив (6) або окуляр, можна на екрані (7) отримати зображення неоднорідностей (8) або спостерігати їх візуально. Іноді замість точкового джерела світла і ножа Фуко застосовують оптично зв'язані решітки (растри), що перекривають хід променів у відсутність на їхньому шляху неоднородноcтей. Застосовуються також решітки з щілинами у вигляді кольорових світлофільтрів, що дозволяють наочніше визначати характер оптич. неоднорідностей. Отримання м'якій картини зон зміни оптич. густин об'єкта можливе без перекриття променів ножем Фуко або гратами. Просвічування об'єкта двома оптич. системами, встановленими під кутом один до одного, дозволяє отримувати стереоскопії, картину розподілу неоднорідностей в об'єкті.
Т. м. застосовують при дослідженнях розподілу щільності повітряних потоків, що утворюються при обтіканні моделей в аеродинамічних трубах, використовують для проекції на екран зображень (що отримуються у вигляді оптич. Неоднорідностей) у бульбашкових камерах, в телевізію. системах проекції на великий екран і ін,
Використана література
Аврашко Л.Я. Адамчук В.В., Антонова О.В., та ін Економіка підприємства. - М., ЮНІТІ, 2001.
Вільям ДЖ. Стівенсон Управління виробництвом. - М., ЗАТ «Вид-во БІНОМ», 2000.
Грузинів В.П., Грибов В.Д. Економіка підприємства. Навчальний посібник. - М.: ІЕП, 2004.
Калачова А.П. Організація роботи підприємства. - М.: ПРІОР, 2000. - 431 с.
Сергєєв І.В. Економіка підприємства: Учеб. посібник. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: Фінанси і статистика, 2004. - 304 с.
Крилова Г.Д. Основи стандартизації, сертифікації, метрології. - М.: Аудит, 1998.
Медведєв А. М. Міжнародна стандартизація - М.: Видавництво стандартів, 1988
Організація виробництва та управління підприємством: підручник / за ред. О.Г. Туровця. - М.: ИНФРА-М, 2002. - 528 с.
Фатхутдінов Р. А. Виробничий менеджмент: Підручник / Р. А. Фатхутдінов. - 3-е вид., П ерераб. і доп. - М.: Дашков К, 2002. - 472 с.
Новицький Н.І. Організація виробництва на підприємствах: Навчально-методичний посібник / Н.І. Новицький. - М.: Фінанси і статистика, 2001. - 392 с.
10. Організація виробництва та управління підприємством: навчальний посібник / А.К. Феденьов. - Мн.: Т етра-Сістемс, 2004. - 192 с.