Тема 2. Методы определения и нормирование показателей качества

ПРЕДИСЛОВИЕ

Определение совместимости металлических материалов с припоями

Выявление и определение толщины прослойки химического соединения

Определение эрозии паяемого материала

27.4.4. Определение растекания припоя

27.4.5. Определение температуры распайки

27.4.8. Определение снижения прочности металлических материалов с трещинами под действием припоя

Приложение 255

Список литературы 262

Сварка и пайка – прогрессивные методы получения неразъемных соединений в промышленности и строительстве. Основным материалом для сварки и пайки металлических конструкций является сталь. Кроме нее в довольно больших объемах применяются также алюминиевые, никелевые, медные и титановые сплавы, а также тугоплавкие металлы.

Главной задачей в области сварки и пайки является обеспечение высокого качества соединений.

Система контроля сварных и паяных соединений должна обеспечивать требуемое качество и надежность соединений и позволять определять степень пригодности этих соединений к эксплуатации в определенных условиях.

При разработке и осуществлении контроля качества сварных и паяных соединений следует руководствоваться требованиями, предъявляемыми к сварным и паяным соединениям государственными и международными стандартами и другой нормативно-технической документацией (НТД).

Вопросы, связанные с обеспечением необходимого качества продукции приобретают особую актуальность в условиях дальнейшей интеграции России в единое мировое экономическое пространство. Сегодня для многих российских предприятий соответствие их металлопродукции требованиям российских и международных стандартов становится средством конкурентной борьбы с иностранными компаниями на внутреннем и международном рынках. Это побуждает предприятия совершенствовать свои производственные технологии, что позволит им конкурировать с иностранными производителями.

Для контроля сварных и паяных соединений разработаны специальные методы и аппаратура. Контроль готовых сварных и паяных соединений в большинстве случаев должен осуществляться стандартными методами и средствами контроля. Главной задачей контроля качества сварных соединений является выявление дефектов в сварных и паяных соединениях, которые способны вызывать преждевременное разрушение изделий, объяснение причин их возникновения и разработка способов их устранения и предупреждения.

Причины повреждаемости деталей и сварных конструкций подразделяются на технологические, эксплуатационные и конструктивные.

Технологические причины обусловлены низким качеством исходных металлических материалов, нарушениями технологии в процессе производства сварных и паяных соединений различных конструкций.

Для установления технологических причин используются разрушающие и неразрушающие методы контроля. Разрушающими методами контроля выявляются неоднородность структуры и механических свойств металла в различных участках сварных и паяных соединений, а неразрушающими - различные наружные и внутренние дефекты: трещины, подрезы, неметаллические и металлические включения, непровары, поры и рыхлоты, несплавления и т.д. Наличие таких дефектов может приводить к преждевременному разрушению или выходу из строя сварных и паяных конструкций.

Для выявления технологических причин, приводящих к возникновению дефектов в сварных и паяных конструкциях, используются механические, физические, металлографические, фрактографические и технологические методы контроля.

Для выявления технологических причин, сокращающих срок эксплуатации изделий, проводят испытания, в том числе на коррозионную и эрозионную стойкость, которые позволяют установить причины, способные вызывать преждевременное изменение размеров сварных и паяных конструкций.

Контроль сварных и паяных соединений необходим для определения качества швов и предупреждения брака. При этом осуществляется три основных вида контроля:

-предварительный контроль, заключающийся в проверке марки, химического состава и качества основного металла, электродной или присадочной проволоки, флюса, защитных газов, квалификации специалистов сварочного производства, исправности используемой аппаратуры и приспособлений (входной контроль);

-контроль в процессе сварки или пайки, заключающийся в проверке правильности сборки деталей под сварку, соблюдении технологии сварки или пайки (операционный контроль);

-контроль готовой детали или конструкции, включающий в себя наружный осмотр и измерение размеров сварных соединений (ВИК), определение различными физическими методами контроля наличия в них недопустимых дефектов, испытание механических и технологических свойств сварных и паяных образцов и, при необходимости, проведение металловедческих и коррозионных исследований.

Контроль готовой продукции является завершающим и включает следующие виды контроля и методы исследований: неразрушающие методы физического контроля; испытания механических свойств; технологические и коррозионные испытания; металловедческие исследования.

С целью унификации определенных качества сварных и паяных соединений большинство методов контроля их свойств стандартизованы и должны проводиться в соответствии с Государственными (Национальными) и Международными стандартами (ГОСТы, ИСО).

Следует отметить, что чрезвычайно важно проведение всех вышеуказанных стадий контроля при изготовлении сварных конструкций. Невыполнение контроля на первых двух стадиях (предварительный и операционный), как правило, приводит к отрицательным результатам контроля готовой продукции, что приводит к значительным материальным затратам, необходимым для последующего ремонта сварных конструкций.

Тема 1. ПОНЯТИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЕЁ КАЧЕСТВА

Промышленная продукция - конечный результат деятельности промышленных предприятий. Результатом деятельности предприятий сварочного производства являются сварные изделия. Продукция сварного производства характеризуется следующими особенностями:

· многообразием номенклатуры, типов и размеров;

· высокими требованиями к качеству сварных соединений;

· выпуском сварных изделий предприятиями машиностроения и строительства с различным техническим уровнем и серийностью производства;

· необходимостью аттестации исполнителей, технологических процессов сварки, контрольного и испытательного технологического, оборудования, сварочных материалов;

· потребностью высокой квалификации рабочих и специалистов сварочного производства.

Крупногабаритные сварные изделия (каркасно-листовые, оболочковые, рамные, балочные), составляющие основу механизмов, сооружений или машин, часто называют сварными конструкциями. Например, к сварным конструкциям относятся каркасы зданий и сооружений, различные сосуды и трубопроводы, рамы и стрелы грузоподьёмных механизмов, кузова автомобилей, фюзеляжи самолётов, ракет и т.д.

Сварные конструкции условно разделяют на узлы. Узлом называют часть сварной конструкции, состоящую из двух или нескольких свариваемых элементов. Отдельные части машин или механизмов, полученные сваркой и выполняющие самостоятельные функции, называются сварными деталями.

К сварным изделиям предъявляют определённые требования, от выполнения которых зависит их качество и пригодность к эксплуатации.

Качество сварных изделий является комплексным понятием и представляет совокупность определённых характеристик. Отдельные характеристики продукции объединяются в группы или показатели качества. Показатели качества в зависимости от характера решаемых задач в соответствии с ГОСТ 22851-77 классифицируются по определенным признакам. Различают следующие группы показателей качества: назначение, надежность, технологичность и др.

Применительно к сварным конструкциям (изделиям), в которых применяют неразъемные соединения, первостепенное значение имеют показатели назначения и надежности.

Показатели назначения обуславливают область практического использования продукции и характеризуются эксплуатационными (служебными) характеристиками изделий.

Показатели надёжности характеризуют свойство продукции выполнять заданные функции и сохранять при этом эксплуатационные характеристики в заданных пределах.

К показателям назначения, например, топливного бака, относятся его объём и максимальное давление рабочей жидкости.

Показатели назначения сварных изделий в значительной степени будут определять требования к свойствам сварных соединений, и характеризоваться их показателями качества. При определении показателей качества сварных соединений рекомендуется выбирать самые необходимые и важнейшие свойства. К их числу, например, для сосуда, работающего под давлением, относят прочность и герметичность.

К свойствам сварных соединений относят также прочность и пластичность при статических и динамических нагрузках, коррозионную стойкость, износостойкость и др.

Эти свойства в значительной степени будут определять требования к сварным соединениям, которые обеспечиваются определенными конструктивными и технологическими характеристиками сварного соединения. К конструктивным характеристикам относят форму и геометрические размеры сварного шва и сварных точек.

К технологическим характеристикам относят уровень остаточных напряжений, величину деформаций, технологическую прочность, размеры и количество дефектов и т.д.

Перечисленные характеристики в совокупности определяют качество сварных соединений и являются основой для оптимизации технологического процесса, под которой понимают нахождение наилучшего технологического решения осуществления процесса, обеспечивающего качество и надёжность сварных изделий.

К показателям надёжности изделий и сварных соединений относятся:

·безотказность;

·долговечность;

·ремонтопригодность.

Безотказность- свойство сварного соединения сохранять работоспособность (работоспособное состояние) в течение определённого периода времени в заданных условиях эксплуатации. Работоспособность сварных соединений характеризуется сохранением их свойств, установленных нормативно-технической документацией.

Под отказом понимают событие, заключающееся в нарушении работоспособности, т.е. в выходе хотя бы одной контролируемой характеристики за допустимые пределы.

Долговечность - свойство сварного соединения сохранять работоспособность до наступления состояния, когда невозможна дальнейшая эксплуатация сварного изделия.

Ремонтопригодность - свойство сварного соединения, заключающееся в возможности его ремонта и устранения возникших дефектов в процессе эксплуатации.

Надёжность, взятая отдельно, ещё не означает технического совершенства изделия, т.к. оно может обладать низкими техническими характеристиками. С другой стороны совершенные по техническим характеристикам изделия не обеспечиваются необходимой надёжностью. В связи с этим и вводится понятие работоспособности, оцениваемое в совокупности показателями прочности, герметичности и др.

Таким образом, качество сварных изделий определяется совокупностью свойств сварных соединений.

Показатели качества сварных соединений разделяют на количественные и качественные. При определении количественных показателей используют измерительный метод, основанный на прямых измерениях контролируемых характеристик (например, измерение ширины и высоты шва). Количественные показатели могут быть определены и расчётным путём. Этот метод основан на определении по теоретическим или экспериментальным зависимостям показателей качества от основных измеряемых характеристик. Например, определение предела прочности сварного соединения проводят по измеряемым прямыми методами предельной нагрузке и площади поперечного сечения шва.

При оценке качества сварных соединений используют и качественные показатели. Например, по наличию цветов побежалости на поверхности сварного шва судят о степени его окисленности. В этом случае используют регистрационный метод, основанный на наблюдении и анализе зрительного восприятия информации. Точность определения качественных показателей зависит от накопленного опыта, квалификации и способности специалиста, производящего оценку.

При регистрационном методе обычно используют эталоны или специальные стандартные шкалы с бальным способом (номером) выражения показателя качества, например, при оценке загрязненности стали неметаллическими включениями. При этом рассматривают нетравлённый щлиф сварного соединения в микроскоп и визуально сравнивают обнаруженные включения со стандартной пятибалльной шкалой. С увеличением номера (балла) возрастает загрязненность стали неметаллическими включениями.

При оценке окисленности сварного шва используют эталоны сварных соединений с недопустимой степенью окисления.

При определении номенклатуры показателей качества и разработке шкал оценок, используют экспертный метод, основанный на учёте мнений группы экспертов-специалистов. Чтобы получить экспертным методом достаточно точные результаты необходимо применять меры, направленные на уменьшение их субъективности, присущей этому методу. Поэтому при обработке мнений экспертов используют методы математической статистики, занимающейся вопросами сбора, обработки и анализа результатов наблюдений.

Оценку качества промышленной продукции производят путём её контроля, т.е. проверки соответствия контролируемых показателей заданным требованиям или нормам, установленным нормативно-технической документацией (НТД). НТД включает стандарты, технические условия, чертежи изделий, технологические карты и производственные инструкции.

При изготовлении продукции могут возникать производственные погрешности, обусловленные действием различных факторов. Получаемые и фиксируемые при контроле отклонения от норм и требований позволяют руководителям производства принимать решения о необходимости изменения технологических процессов, путём использования управляющих воздействий. С помощью управляющих воздействий обеспечивают требуемые показатели качества и их стабильность.

Нормирование требований к контролируемым характеристикам является необходимым условием обеспечения требуемого уровня качества промышленной продукции. Принимая за c_i контролируемую характеристику, нормирование производят по наименьшему значению c_{i min} и наибольшему c_{i max} значениям.

c_{i min}£ c_i £c_{i max} (2.1)

Например, при точечной сварке нормируется диаметр литого ядра. При диаметрах ядра меньше минимального значения имеет место непровар, а при диаметрах ядра больше максимального возможен дефект типа «выплеск». Непровар и выплеск являются недопустимыми дефектами контактной сварки.

Таким образом, нормирование устанавливает допустимые пределы изменения контролируемой характеристики. Эти значения отражают конкретные требования к сварным соединениям, которые устанавливают на основе экспериментальных исследований и испытаний, применения методов статистического анализа и обработки экспериментальных данных и построения статических закономерностей контролируемых показателей.

В производственной практике при испытаниях для оценки качества сварных соединений используют как абсолютные, так и относительные показатели.

К относительным показателям качества можно отнести, например, коэффициент прочности сварного соединения:

K_s=s_В св.соед./s_В осн. мет., (2.2)

где s_В св.соед. – предел прочности сварного соединения,

s_В осн. мет. – предел прочности основного металла.

Относительные характеристики также нормируют. Так коэффициент прочности сварного соединения не должен быть меньше установленного значения. Такие ограничения задаются в зависимости от конкретных технических требований. Выход за установленные ограничения считается как несоответствия предъявляемым требованиям.

В связи с тем, что реальное число контролируемых показателей велико, то при оценке качества продукции вводится такое понятие как уровень качества. Под ним понимают характеристику качества продукции, основанную на сравнении совокупности ее единичных показателей качества с соответствующей совокупностью нормативных (базовых) показателей. Сопоставляя единичные и нормативные показатели качества, принимают решение об уровне качества продукции. Такое сопоставление очень важно для определения предполагаемой эксплуатационной надежности готовой продукции и сварных конструкций в том числе.

Выбор необходимой и достаточной номенклатуры показателей качества сварных изделий и формирование требований к их качеству зависит от специфики и условий эксплуатации сварных изделий и устанавливается соответствующими отраслевыми стандартами и производственными методиками и инструкциями.

Разработкой общих теоретических основ и методов количественной оценки показателей качества продукции занимается наука, называемая квалиметрией.

Дата добавления: 2013-12-12