Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

другие, дающие возможность получать ту или иную информа­ цию об изделиях (пли их деталях) без их разрушения или повреждения.

Методы контроля без разрушения или повреждения конт­ ролируемого объекта включают:

внешний осмотр невооруженным глазом или с помощью оптических приборов;

испытание агрегатов машин и машин в целом на стендах, специализированных установках и приспособлениях для опре­ деления степени изменения рабочих параметров и выявления причин, приводящих к этим изменениям;

контроль качества поверхности; контроль формы и геометрических параметров деталей, уз­

лов и изделий в целом путем обмера; определение толщины металлических и неметаллических

листов, труб, тонкостенных деталей, толщины металлических и неметаллических покрытий физическими методами контроля; выявление несплошности материала деталей и узлов (тре­

щин, раковин, неметаллических включений и т. д.); определение структуры металла, его твердости, прочности,

электропроводности, коэрцитивной силы ферромагнитных ме­ таллов, правильности выполнения процесса термической обра­ ботки сплавов, сортировку сплавов по маркам и т. п. с по­ мощью физических методов контроля.

К неразрушающим методам контроля в настоящее время относят все перечисленные методы контроля за исключением испытаний агрегатов изделий и изделий в целом с целью опре­ деления их рабочих параметров, контроля качества поверхно­ сти и контроля геометрических параметров путем обмера.

Качество поверхности деталей машин — важный фактор, з значительной степени определяющих их надежность и долго­ вечность, особенно после более или менее длительной эксплуа­ тации. К сожалению, до последнего времени из многочислен­ ных факторов, входящих в понятие «качество поверхности» (шероховатость поверхности, степень наклепа поверхностного слоя, наличие и характер остаточных напряжений и т. д.), практически определяется только шероховатость поверхности, да и то не всегда.

Несоответствие геометрических параметров деталей (их размеров, формы, взаимного расположения поверхностей) нор­ мативной докуметации может возникнуть как в процессе про­ изводства, так и в процессе эксплуатации из-за износов, де­ формаций и пр. Определение характера и величины изменения геометрических параметров деталей производится с помощью измерительных инструментов и приборов с необходимой для каждого конкретного случая точностью.

233

К отклонениям формы деталей относятся: неплоскостность, непрямолинейность. овальность, конусообразность, бочкообразность, седлообразность, изогнутость и т. п. К отклонениям расположения поверхностен относятся: непараллельность пло­ скостей, непараллельность осей поверхностей вращения, тор­ цевое биение, радиальное биение, несоосность и т. п.

Обмером также определяется характер и величина дефор­ мации деталей и агрегатов, размеры повреждений, величина люфтов, отклонение регулировочных данных машин от уста­ новленных техническими условиями величин, величина зазора в сочленении и т. д. Этим же способом производится нивели­ ровка машин.

Под неразрушающими методами контроля понимаются фи­ зические методы контроля, включающие методы обнаружения или измерения основных свойств или рабочих характеристик материалов, полуфабрикатов, деталей, узлов, агрегатов и из­ делий с целью установления их пригодности для определен­ ных целей с помощью испытаний, не уменьшающих их при­ годности к применению.

При использовании перазрушающих методов контроля должен быть установлен уровень качества (нормы браковки) так как при его отсутствии возможны случаи необоснованного забракования или. наоборот, пропуска в эксплуатацию деталей с дефектами. Неразрушающие методы контроля не изменяют качество изделий. Их назначение заключается в том, чтобы спо­ собствовать поддержанию заданного уровня качества, а в слу­ чае необходимости они могут способствовать его повышению.

Большинство неразрушающих методов контроля предназ­ начено для определения качества или некоторых эксплуата­ ционных характеристик контролируемого изделия (детали). С помощью перазрушающих методов контроля дефекты, как правило, выявляются косвенным путем. В местах расположе­ ния дефектов изменяются обычно физические характеристики материала детали. Выявление дефектов с помощью исследова­ ния этих изменений и является физической основой неразру­ шающих методов контроля. Измеряемые характеристики часто не оказывают существенного влияния на эксплуатационные характеристики контролируемого объекта. Например, при ис­ пользовании магнитных методов контроля для выявления де­ фектов типа несплошности материала определяется наличие или отсутствие магнитных полей рассеяния. При этом магнит­ ные поля рассеяния сами по себе не оказывают влияния, на­ пример, на срок службы детали, но несплошности, выявляемые при этом, оказывают на него весьма существенное влияние.

Большинство неразрушающих методов контроля позволяет, помимо исследования наружной поверхности, определять нару-

224

шепия сплошности материала детали, скрытые во внутренних областях. Это способствовало расширению их применения в промышленности.

С помощью неразрушающих методов контроля выявляют­ ся дефекты, возникающие в процессе производства, ремонта или эксплуатации изделий. Чаще всего эти методы применя­ ются для выявления несплсшностей в материале полуфабри­ катов п деталей: трещин различного происхождения, раковин, рыхлот, неметаллических включений в металлах и металличе­ ских в неметаллах и т. д. Методы неразрушающего контроля применяются для контроля сварных, клеевых, паяных и диффу­ зионных соединений, при этом выявляются непровары, рако­ вины, трещины, включения в сварных соединениях, непропай, иепроклей и т. д. Эти же методы дают возможность выявлять расслоения в слоистых неметаллических материалах.

Контроль геометрических параметров также можно произ­ водить с помощью неразрушающих методов, например: конт­ роль размеров заготовок и деталей, если их прямое измерение трудно или невозможно осуществить, контроль диаметров прутков, труб (внутреннего и наружного) даже в поточной линии, контроль толщины листов и стенок труб при односто­ роннем подходе, контроль толщины гальванических и неметал­ лических покрытий, контроль толщины неметаллических пле­

Неразрушающие методы контроля позволяют производить сортировку металлов по маркам, выявлять отклонения хими­ ческого состава, определять качество термической обработки, измерять толщину слоя цементации, поверхностной закалки п т. п., глубину наклепанного слоя, выявлять зоны структур­ ной неоднородности, определять электропроводность (бескон­ тактно) и коэрцитивную силу и т. д.

Указанные свойства могут определяться абсолютно, отно­ сительно или дифференциально.

Следует учитывать, что нет универсальных методов нераз­ рушающего контроля. Каждый имеет свою область применения и используется для выявления определенных видов дефектов.

Вполне понятно, что, кроме выявления дефекта и его ха­ рактера, следует оценить степень его влияния на надежность и долговечность изделия.

Следует иметь в виду, что при неразрушающих методах контроля нельзя получить данные о влиянии различных дефек­ тов на надежность и долговечность изделий. Такого рода дан­ ные могут быть получены с помощью разрушающих методов контроля.

Большинство результатов, получаемых при неразрушающих методах контроля — качественные, а не количественные, по­

этому контролер должен обладать достаточной квалификаци­ ей, чтобы расшифровать эти результаты.

Многие из неразрушающих методов контроля уже получи­ ли широкое распространение в промышленности. Этому спо­ собствовали многие факторы: усложнение конструкции изде­ лий и технологических процессов их изготовления; увеличение действующих напряжений (ввиду увеличения нагрузок на из­ делия и стремления к уменьшению их массы), частоты дейст­ вующих нагрузок и многие другие.

Требования к повышению качества материалов, необходи­ мость контроля состояния деталей в процессе эксплуатации также способствуют более широкому использованию этих ме­ тодов.

Удовлетворить всем требованиям контроля одни разруша­ ющие методы уже не в состоянии. Они не могут обеспечить надежность критических элементов современных конструкций. Очевидно, что особенно тщательно должны контролироваться детали конструкций, рассчитанных с минимальным запасом прочности. При этом необходим не выборочный, а сплошной контроль, так как в противном случае не будет гарантирован достаточный уровень качества всех деталей. А сплошной конт­ роль возможен только при использовании методов неразруша­ ющего контроля. В этих условиях неразрушающие методы контроля являются необходимой составной частью технологи­ ческих процессов.

Следует отметить, что во многих случаях неразрушающие методы контроля, хотя они и являются косвенными, обладают большей чувствительностью, точностью и надежностью, чем даже широко распространенные и более дорогостоящие пря­ мые методы — испытания для определения механических свойств.

Неразрушающие методы контроля очень эффективны и об­ ладают целым рядом достоинств.

Применение неразрушающих методов контроля способст­ вует обеспечению долговечности изделий, а в некоторых слу­ чаях и улучшению конструктивных решений.

Благодаря неразрушающпм методам контроля снижаются затраты на производство, так как дефекты выявляются на ранней стадии изготовления изделия.

Неразрушающие методы контроля можно использовать на любом машиностроительном предприятии. Необходимо уметь не только правильно выбрать метод контроля и методику его проведения, но и правильно объяснить полученные результаты. В противном случае ценность контроля заметно снижается. Для правильного толкования результатов контроля контролер помимо практического опыта должен знать существующие ме­

226

По оси абсцисс отложено удлинение образца (деформация) Д/, а по оси ординат — значение соответствующей нагрузки Р (силы сопротивления ме­

талла).

До нагрузки Р е происходит только упругая деформация'образца, меж­ ду нагрузкой и деформацией сохраняется прямолинейная зависимость. Де­ формация А1 на этом участке кривой растяжения прямо пропорциональна величине нагрузки Р и длине образца /0 и обратно пропорциональна ис­ ходной площади поперечного сечения образца F 0 и модулю нормальной упругости Е (модуль Юнга):

:

Е— = tg

т. е. модуль нормальной упругости определяется, как тангенс угла наклона первого прямолинейного участка кривой растяжения к оси абсцисс.

Модуль нормальной упругости характеризует сопротивление материала упругой деформации, его величина в значительной степени определяется составом сплава, главным образом его основой.

Максимальное напряжение, до которого в материале происходит толь-

практически определяется условный предел упругости Оо.ооа — напояжение, при котором величина остаточной деформации составляет 0,002% перво­ начальной длины образца /0.

Для большинства конструкционных материалов предел упругости прак­ тически совпадает с пределом пропорциональности ЯПц — силой сопротивле­ ния металла, до которой сохраняется прямая пропорциональность между действующей нагрузкой Р и деформацией ДI. Для материалов с перемен­ ным значением модуля £ (чугун, медь и др.) предел упругости выше преде­ ла пропорциональности.

Дальнейшее увеличение нагрузки на образец вызывает значительную его деформацию. Зависимость между Р и Д/ становится криволинейной (см. рис. 52) и не поддается описанию единым математическим уравнением. Это объясняется начавшимся в материале принципиально новым, отличным от упругой деформации, физическим процессом — пластической деформа­

цией.

В начале области пластической деформации наблюдается интенсивное увеличение деформации материала без заметного повышения нагрузки. На диаграмме растяжения образуется площадка. Напряжение, при котором развивается интенсивная пластическая деформация, называется пределом текучести a s:

Fa

При растяжении легированных сталей, алюминиевых сплавов и неко­ торых других материалов площадки текучести на диаграмме растяжения

228