Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

просвечивания. Особенно широкое распространение получило просвечивание деталей, отлитых из легких сплавов типа дуралюмина и силумина.

Просвечивание y-лучами. Для просвечивания изделий боль­ шой толщины пользоваться рентгеновскими лучами практи­ чески невозможно ввиду их недостаточной проникающей спо­ собности. Для просвечивания стальных изделий толщиной около 300 мм более целесообразным является использование у-лучей. Проникающая способность у-лучей соответствует рентгенов-

Рис. 78. Принципиальная схема просвечивания:

/ — дефект; 2 — источник излу­ чения; 3 — просвечиваемый объ­ ект; 4 — плоскость, на которую проектируется картина просвечи­ вания; 5 — график интенсивности излучения J- F — фокусное рас­ стояние

ским, возбужденным при напряжении порядка 600 000— 1000 000 В. Для получения у-лучей не требуется сложной аппа­ ратуры — источником излучения является ампула, содержащая небольшое количество радиоактивного вещества, в качестве ко­ торого обычно используется смесь радия и 34% мезотория. Срок службы такого препарата свыше 60 лет.

Просвечивание у-лучами применяют при контроле массив­ ных изделий, сложной аппаратуры, ответственных агрегатов и конструкций. С помощью у-лучей могут быть выявлены: в литье газовые раковины, пористость, усадочные раковины и рыхлоты, ликвация, неметаллические включения, трещины (если на­ правление их составляет небольшой угол с направлением лу­ чей); в сварных соединениях шлаковые включения, газовые поры, трещины и непровар.

Ультразвуковая дефектоскопия. Этот метод пригоден для контроля черных, цветных металлов и неметаллических матери­ алов. Метод основан на способности ультразвуковых колебаний отражаться от поверхности внутренних неоднородностей в ма­ териале.

Ультразвуковой метод контроля нашел широкое применение в промышленности. При помощи его проверяется качество са­ мых разнообразных изделий: массивных кованых валов, желез­ нодорожных осей, колес, крупных кованых и литых заготовок.

Ультразвук обнаруживает расслоения в стальных листах, тре­ щины в дисках паровых турбин и железнодорожных рельсах, выявляет дефекты, правда с некоторыми ограничениями, свар­ ных швов. При помощи ультразвука с частотой до 25 МГц уда­ ется не только обнаруживать макродефекты, но и определять микроструктуру ряда материалов.

Для выявления расслоения непосредственно после прокатки листов разработан ряд специальных установок с автоматичес­ кой сигнализацией о наличии дефектов. Одна из таких установок имеет 10 пар искательных щупов для теневого прозвучиванпя и приема ультразвуковых колебаний. Для получения надежного акустического контакта проверяемые листы помещаются в во­ дяную ванну. При помощи теневых дефектоскопов можно про­ верять качество наплавок на металлы, гуммирования листов н стенок сосудов в химической промышленности, плотность нане­ сения керамического слоя на металлы и т. д. Теневой метод при­ меняют при контроле качества не только металлов, но и автопо­ крышек, для выявления расслоений между отдельными слоя­ ми корда.

Современные импульсные ультразвуковые дефектоскопы применяются главным образом для проверки качества изделий машиностроения. Исключение составляют массивные отливки, имеющие крупнозернистую структуру. Эта структура сильно по­ глощает и рассеивает ультразвуковые колебания, поэтому при­ ходится уменьшать их частоту (так как при малых частотах по­ глощение и рассеяние звуковой энергии уменьшается), но при этом сильно падает чувствительность дефектоскопа. В то же время сильное поглощение и рассеяние ультразвуковых колеба­ ний крупными зернами чугуна позволяют применять ультразву­ ковые дефектоскопы для определения зерен графита в чугуне и судить о структуре. Для определения структуры некоторых ме­ таллов в настоящее время изготовляются ультразвуковые дефек­ тоскопы с частотой звуковых колебаний более 15 МГц.

Чувствительность (разрешающая способность) импульсных ультразвуковых дефектоскопов с приемом отраженных сигналов значительно выше, чем теневых дефектоскопов. При помощи импульсных дефектоскопов можно прозвучивать более толстые слои материалов и при этом выявлять мельчайшие дефекты.

В практике нередко приходится обнаруживать трещины в коленчатых валах двигателей внутреннего сгорания, в особенно­ сти мощных дизелей. Чаще всего трещины располагаются меж­ ду шейкой вала и щекой. При помощи ультразвуковых дефек­ тоскопов такие пороки выявляются легко и с достаточной точностью. При изготовлении барабанов паровых котлов и со­ судов, предназначенных для работы под давлением (толщина стенок таких барабанов доходит до 100 мм и более), часто обра­ зуются трещины в днищах в местах изгибов. Трещины иногда закрываются тонкими, плотными пленками окислов или шлака

и их не видно, а при помощи ультразвуковых дефектоскопов они легко выявляются. В процессе эксплуатации паровых котлов в их материале часто образуются так называемые интеркристаллитные трещины (проходящие по границам зерен металла). В большинстве случаев они появляются между заклепочными отверстиями и очень опасны, так как без выемки заклепок они незаметны, с помощью дефектоскопов такие пороки легко обна­ ружить.

Установлено, что качество электрошлаковой сварки можно проверять при помощи импульсных ультразвуковых дефектоско­ пов, так как микроструктура наплавленного металла таких швов в большинстве случаев получается однородной, мелкозер­ нистой, в особенности после термической обработки. Для конт­ роля качества толстостенных швов в ЦНИИТМАШе разработан специальный импульсный ультразвуковой дефектоскоп. Дефек­ тоскоп имеет электронный глубиномер для точного определения глубины залегания дефектов и ряд других усовершенствова­ ний.

Люминесцентный метод дефектоскопии. В основе люмине­ сцентного метода дефектоскопии материалов лежит возмож­ ность видеть свет от люминесцирующих веществ, находящихся в полости дефектов. Чувствительность этого метода очень вели­ ка. Во многих случаях люминесцентный метод является единст­ венно возможным для дефектоскопии немагнитных мате­ риалов.

Люминесценцию можно вызвать, действуя на молекулы раз­ личных веществ видимым светом, невидимыми ультрафиолето­ выми лучами, рентгеновскими и у-лучами, а- и ß-частицами. Такого рода люминесценция называется фотолюминесценцией. В дефектоскопии используют главным образом явления фото­ люминесценции. При помощи этого метода можно обнаружи­ вать только поверхностные дефекты. Для определения их на из­

ультрафиолетовых лучей люминофор, находящийся в полости дефектов, начинает светиться, в результате чего дефекты стано­ вятся видимыми. Общая схема контроля при помощи люминес­ центного метода изображена на рис. 79.

Чувствительность этого метода дефектоскопии зависит от многих факторов — рода применяемого люминесцирующего ве­ щества, толщины его слоя и способности проникать в мельчай­ шие полости дефектов, вида и мощности источника возбужде­ ния люминесценции.

Наиболее удобным способом возбуждения люминесценции веществ при дефектоскопии является излучение ртутно-кварце­ вой лампы. Ртутно-кварцевые лампы помещают в специальные закрытые металлические экраны. Для пропускания ультрафио­

летовых лучей используют черное никелевое или морбалитовое стекло. Промышленность выпускает специальные светофильтры и осветители.

При помощи люминесцирующих веществ можно выявлять поверхностные трещины шириной около 0,01 мм и глубиной до 0,02—0,03 мм. Если же наносить люминофор на изделие, поме­ щенное в вакуум, то можно обнаружить и более мелкие дефек­ ты, так как в вакууме из полости дефектов удаляется воздух, препятствующий заполнению их люминофором. Порошковый

Рис. 79. Общая схема люминес­ центного метода обнаружения по­ верхностных дефектов:

1 — рефлектор; 2 — ртутно-квар­ цевая лампа, излучающая види­

мый свет и ультрафиолетовые лу­ чи; 3 — светофильтр, пропускаю­ щий ультрафиолетовые лучи и не пропускающий видимый свет; 4 — контролируемое изделие; 5 — дефек­ ты поверхности; А — направление осмотра изделия

метод дефектоскопии позволяет выявлять почти те же дефекты, что и люминесцентный, но с меньшей чувствительностью. Для того, чтобы повысить чувствительность магнитного порошково­ го метода, применяют ферромагнитные порошки, подкрашенные люминесцентными красками. Пользуясь ими, можно выявлять поверхностные дефекты шириной около 0,001 мм и глубиной около 0,01 мм. Люминесцентный метод находит применение во многих отраслях производства, но особенно успешно его исполь­ зуют для контроля качества поверхностей закаленных и шлифо­ ванных изделий, например, режущего инструмента. Во многих случаях люминесцентный метод может быть эффективно приме­ нен для выявления поверхностных трещин литых изделий. Одна­ ко в некоторых деформированных изделиях (кованых и прока­ танных листах) трещины бывают закатаны или заполнены шла­ ком, поэтому для контроля таких изделий использовать люмине­ сцентную дефектоскопию не следует. В настоящее время суще­ ствуют автоматизированные установки, при помощи которых можно производить люминесцентный контроль качества изделий машиностроения на поточных линиях.

Для выявления поверхностных пороков изделий в заводских условиях применяют также так называемый цветной метод (ме­ тод красок) дефектоскопии. Сущность его заключается в том, что на контролируемую поверхность наносится слой подкрашен­ ной жидкости (например, смеси керосина с легким минераль­ ным маслом). Такая жидкость проникает в трещины, а с по­ верхности изделия удаляется. Затем на вытертую досуха по­ верхность насыпают светлый порошок (например, каолин).