Способы выявления дефектов

Виды дефектоскопии

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продук­ции требованиям, установленным нормативной документацией. При­мерами дефектов могут служить выход размера детали за пределы допуска по рабочим чертежам, при ремонте или эксплуатации, трещи­ны, забойные риски и т. д.

По степени влияния на работоспособность изделий дефекты под­разделяют на критические, значительные и малозна­чительные. При наличии критического дефекта изделие не ис­пользуется. Значительный дефект влияет на использование изделия по его назначению или снижает его долговечность. Малозначитель­ный дефект не влияет существенно ни на использование изделия по назначению, ни на его долговечность.

По возможности устранения дефекты делят на исправимые и неисправимые. Детали с неисправимыми дефектами выбра­ковывают, а с исправимыми направляют в специализированные цехи или отделения для ремонта.

По месту расположения различают наружные и внутрен­ние дефекты.

Наружный осмотр. Осуществляют осмотр обычно визуально, нево­оруженным глазом или с помощью простейших оптических средств — луп с 5—10-кратным увеличением. В редких случаях применяют микроскопы. При этом выявляют видимые погрешности поверхнос­тей — мелкие и крупные риски, натиры, задиры, следы подплавления, поверхностные раковины коррозионного или кавитационного проис­хождения, отслаивание и выкрашивание усталостного происхожде­ния, вмятины, сколы, отколы, макротрещины различного происхож­дения и т. д. При контроле особое внимание обращают на поверх­ности, расположенные в зонах высоких тепловых и механических нагрузок, а также в зонах конструктивных и технологических кон­центраторов напряжений.

Контроль размеров. Типовыми операциями являются операции измерения отклонений действительных размеров от нормальных вследствие износа или деформации детали или ее поверхностей. Для упругих элементов контроль размеров может производиться также под статической нагрузкой.

Магнитопорошковый метод. Все магнитные методы контроля можно использовать только для деталей, изготовленных из ферро­магнитных материалов. Магнитные методы основаны на обнаруже­нии магнитных полей рассеяния, которые возникают на поверхности намагниченной детали в местах, где имеются дефекты типа наруше­ния целостности материала или включений с другой магнитной про­ницаемостью.

На рис. 7 показана схема возникновения магнитного поля рассея­ния над дефектом. Магнитный поток при прохождении через бездефектную часть детали не изменяет своего направления. Но если на пути магнитного потока встретится дефект, т. е. препятствие с малой магнитной проницаемостью, то он вызовет искажение направления магнитного поля, наведенного в детали. При этом на краях дефекта возникают магнитные полюсы, создающие магнитное поле рассеяния. Это поле можно обнаружить с помощью мелкого ферромагнитного порошка. Этим методом обнаруживаются поверхностные микротре­щины и другие дефекты с шириной раскрытия у поверхности 0,001 мм и более, глубиной 0,01 мм и более, подповерхностные дефекты боль­ших размеров на глубине до 1,5—2,0 мм, а также дефекты под различ­ного рода покрытиями (после окраски, электрохимических покрытий и др.), но при условии, что толщина немагнитного покрытия не более 0,08 мм.

Метод контроля состоит из следующих технологических операций:

подготовки изделия к контролю; намагничивания изделия или его части; нанесения на поверхность изделия ферромагнитного порошка (сухой метод) или суспензии (мокрый метод); исследования поверх­ности и расшифровки результатов контроля; размагничивания.

Подготовка изделий к контролю заключается в его тщательной очистке, которую производят в порядке общей мойки деталей или дополнительно на рабочем месте.

Существует три способа намагничивания: полюсное (продоль­ное), бесполюсное (циркулярное) и комбинированное. При полюсном намагничивании применяются электромагниты и соленоиды. При бес­полюсном намагничивании через деталь пропускают большой ток низкого напряжения, а если деталь полая, то используют электрод­ный метод намагничивания. Комбинированный способ представляет собой комбинацию бесполюсного и полюсного способов намагничи­вания (рис. 8). При полюсном намагничивании образуется продоль­ное поле, при котором хорошо обнаруживаются поперечные, наиболее опасные трещины. При бесполюсном намагничивании четко выявляются продольные дефекты (трещи­ны, волосовины и др.) и радиаль­ные трещины на торцовых поверх­ностях. При комбинированном на­магничивании изделие находится под воздействием одновременно двух взаимно перпендикулярных магнитных полей, что дает воз­можность обнаружить дефект

Рис. 7. Схема возникновения магнитных полей рассеяния:

а —при продольном намагничивании; б—при циркулярном намагничивании; /—трещина; 2 -неметаллическое включение

любых направлений. Для намагничивания изделий может использоваться переменный (однофазный и трехфазный), постоянный, выпрямленный, однополупериодный и двухполупериодный ток, а также импульсный ток.

В качестве магнитных порошков применяют магнезит (закись-окись железа черного или темно-коричневого цвета для конт­роля изделий со светлой поверхностью. Окись железа (Fe₂O₃) буро-красного цвета применяют для контроля изделий с темной поверх­ностью. Лучшими магнитными свойствами обладает порошок из мяг­кой стали. Для контроля изделий с темной поверхностью применяют также окрашенные порошки для большего контраста с поверхностью. Жидкой основой для смесей-суспензий служат органические масла или их смеси с керосином. Обычно в 1 л жидкости добавляют 125— 175 г порошка из окиси железа или 200 г порошка из мягкой стали. В зависимости от магнитных свойств материала контроль можно производить на остаточной намагниченности изделия или в прило­женном магнитном поле. В первом случае порошок наносят на деталь при выключенном дефектоскопе, а во втором — при включенном. При наличии дефекта (например, открытой трещины) в зоне краев тре­щины образуется полюсность. Частицы порошка, оседая в зоне тре­щины в виде узоров различной формы и размеров, обрисовывают ее контур, т. е. показывают ее месторасположение, форму и длину.

Детали, обладающие большим остаточным магнетизмом, будучи намагничены, могут длительное время притягивать к себе продукты истирания деталей, которые, сосредоточиваясь в пора», вызывают повышенный абразивный износ. Поэтому указанные детали обяза­тельно размагничивают. Для этой цели изделие, находящееся внутри включенного дефектоскопа, постепенно удаляют от дефектоскопа (или дефектоскоп от изделия) на расстояние не менее 1 —1,5 м, после чего дефектоскоп выключают. Полностью размагниченное изделие не должно притягивать стальную пластину или опилки. Наибольшее распространение в депо и на заводах нашли магнитные дефекто­скопы переменного тока, круглые, неразъемные ДГЭ-М, седлообраз­ные ДГС-М и настольные ДГН-1Б. Все они являются приборами соленоидного типа, отличающимися друг от друга конструктивно.

Методы ультразвуковой дефектоскопии. Ультразвуковая дефекто­скопия основана на свойстве ультразвуковых колебаний (волн) распространяться в твердом или жидком теле и отражаться от границ раздела двух сред (воздух — металл, инородные включения — ме­талл, жидкость — газ и т. д.).

Ультразвуковыми волнами называют упругие механические коле­бания (звуки), имеющие частоту более 20 кГц. Этот вид дефекто­скопии применяют для обнаружения подповерхностных и глубоко залегающих пороков деталей независимо от материала, из которого они изготовлены. Ультразвуковая дефектоскопия используется как для контроля отдельных деталей, так и деталей, находящихся в сбор­ке; например, можно выявить дефекты подступичной части оси ко­лесной пары, шеек коленчатого вала, не снятого с дизеля, в болтах крепления полюсов электрических машин, в зубьях шестерен тяговых редукторов, находящихся под тепловозом, и т. д. В локомотивных депо и на ремонтных заводах распространен дефектоскоп УЗД-64, работающий по эхо-импульсному методу (рис. 9). Генератор импульсов через определенные проме­жутки времени включает гене­ратор развертки и одновремен­но с этим подает на короткое время электрическое напряже­ние на пьезопластину искателя-излучателя. Под воздействием генератора развертки электрон­ный луч на экране дефекто­скопа перемещается с частотой 50 Гц из левой его части в пра­вую. На экране дефектоскопа появляется светящаяся почти прямая линия развертки с от­клонением вблизи начальной точки (зондирующий импульс). После каждого электрического «удара» пьезопластина искателя совершает определенное количество колебаний, посылая УЗК в деталь. При отсутствии дефекта УЗК от­ражаются от противоположной поверхности детали и воспринимают­ся пьезопластиной искателя-приемника, где УЗК преобразуются в электрическое переменное напряжение, частота и длительность кото­рого соответствуют частоте и длительности импульса отраженной волны. В усилителе положительная часть переменного напряжения усиливается и подается на вертикальные пластины кинескопа. На экране возникает донное отражение (эхо). При наличии в детали де­фекта часть УЗК вначале отразится от него, а остальная часть отра­зится от противоположной поверхности детали. При этом эхо-сигнал от дефекта попадает на экран кинескопа раньше донного. Прием от­раженных эхо-сигналов происходит в промежутке между двумя им­пульсами генератора.

При дефектоскопии деталей дефектоскопист должен соблюдать технику безопасности производства работ в соответствии с действую­щей должностной инструкцией. Дефектоскопист не имеет права до­пускать к пользованию дефектоскопом других работников, за исклю­чением мастеров и совместно с ним работающих дефектоскопистов, сдавших установленные испытания.

Рис. 9. Структурная схема ультразвуково­го дефектоскопа:

1 — генератор развертки; 2 — индикатор рас­стояния; 3 — генератор импульсов;

4 —транс­форматор;5—усилитель; 6 —искатель-излуча­тель; 7 —искатель-приемник

Дата добавления: 2014-11-29