Основные методы дефекации деталей
Основные методы дефекации делалей
Капиллярные методы: пробы керосиновая, масляная, пара
финовая, содовая, цветная, люминесцентная — определение только поверхностных или подповерхностных дефектов с выходом на поверхность у деталей из черных и цветных металлов, керамики, изделий порошковой металлургии, стекла, а также некоторых пластических и синтетических материалов; обнаружение трещин шириной раскрытия 0,01—0,03 мм и глубиной 0,03—0,04 мм и выше. Ввиду меньшей чувствительности капиллярных методов по сравнению с магнитными их следует применять главным образом для контроля деталей, изготовленных из немагнитных материалов.
Испытания фильтрующимися частицами — метод используют главным образом для контроля пористых материалов (керамики, огнеупоров, абразивных кругов, бетонов). Процесс определения дефектов заключается в нанесении жидкой суспензии с частицами (цветными или люминесцентными) на пористый материал, в котором предполагаются дефекты, открытые с поверхности. В месте нахождения дефекта поглощается жидкости больше, чем в зоне без дефекта. В промышленности используют преимущественно флуоресцентные частицы. Если трещина существует, то она отчетливо появляется сразу после нанесения жидкости. Жидкость, используемая для контроля, чаще всего представляет собой легкую фракцию нефти. Этот материал является наиболее подходящим с точки зрения стоимости, безопасности и скорости высыхания. Кроме того, применяют суспензии, приготовленные на воде, гликолях тяжелой фракции нефти .
Магнитные методы:
магнитный порошковый контроль — позволяет обнаруживать поверхностные дефекты (усталостные, шлифовочные, закалочные, ковочные и штамповочные трещины, волосовины, флокены, надрывы, расслоения) деталей из ферромагнитных металлов и сплавов (железо, никель, кобальт, углеродистые, низколегированные и некоторые легированные стали). Обнаружение трещин шириной . раскрытия от
0,005 мм и протяженностью в глубь металла 0,01 мм и выше. Глубина контроля 5—6 мм;
магнитографический метод — контроль трещин, непроваров, шлаковых и газовых включений сварных швов, изготовленных из ферромагнитных металлов при толщине металла 1 —16 мм;
контроль магнитными феррозондами — контроль ферромагнитных и неферромагнитных металлов и сплавов. Метод позволяет обнаруживать дефекты на глубине до 30 мм, измерять толщины при двустороннем доступе, контролировать степень размагничивания судов, выявлять ферромагнитные примеси;
магнитная структуроскопия — контроль химического состава, структуры механических и физических свойств, структурной анизотропии изделий из ферромагнитных материалов;
магнитная толщинометрия — контроль толщин изделий из ферромагнитных материалов, контроль покрытий из магнитных и немагнитных материалов при одностороннем доступе. Чувствительность метода примерно 4—6% измеряемой толщины;
магнитно-люминесцетный метод — область применения та же, что и при магнитном порошковом методе, но возможен контроль изделий с темной поверхностью. Обнаружение трещин шириной раскрытия 0,0001 мм и протяженностью в глубь металла 0,005 мм.
Контроль вихревыми токами — контроль изделий из цветных и черных металлов, ферромагнитных и неферромагнитных. Кроме обнаружения дефектов, метод позволяет определять химический состав, твердость, прочность, проводимость, места с пониженной твердостью, толщину стенок и покрытий, степень декарбидизации и диффузии, несплошность покрытий, скорость коррозии. Обнаружение дефектов на глубине 1—2 мм под поверхностью.
Метод электросопротивления — самая широкая область применения — определение наличия трещин, их глубины, а также толщины листов, стенок труб при одностороннем доступе, наличие расслоений. Чувствительность зависит от калибровки приборов, краевых эффектов материала изделия, его однородности, шероховатости поверхности.
Трибоэлектрический метод — контроль изделий из ферромаг
нитных и неферромагнитных материалов, а также неэлектропроводящих неметаллов. Обнаружение трещин шириной до 0,1 мкм,
определение химического состава
материала, сортировка материала помаркам,
контроль спаев стекла с металлом, контроль
Метод теплопроводности — контроль качества сварки, особенно точечной, обнаружение трещин и других дефектов с выходом на поверхность. Применяется для изделий из любых металлов и сплавов.
Электростатический порошковый контроль изделий из эмали, стекла, пластмасс, а также покрытий на металлах. Обнаружение трещиц шириной раскрытия 2 мкм и выше.
Термоэлектрический метод — контроль изделий из ферромагнитных и неферромагнитных металлов. Обнаружение поверхностных дефектов (в основном трещин), определение химического состава материала, сортировка материала по маркам, определение толщины покрытий.
Контроль проникающим
гамма-лучами, бета-лучами, нейтронами — контроль изделий из любых металлов и сплавов. Определение дефектов поковок, отливок, сварных соединений самой сложной конфигурации (раковин, рыхлот, ликваций, неметаллических включений, трещин). Чувствительность контроля во многом зависит от расположения дефектов по отношению к направлению излучения. Диапазон контролируемых толщин — 3—250 мм, при использовании бетатронов — до 500 мм. Метод позволяет также определять толщины при одностороннем доступе и разностенность деталей с закрытыми полостями.
Акустические методы контроля:
ультразвуком — для контроля изделий из любых металлов и сплавов, пластмасс, керамики, бетона. Диапазон контролируемых толщин 3—1000 мм. Метод дает возможность определять дефекты литья, поковок, сварных швов, готовых изделий и пр., измерять толщины при одностороннем доступе, определять скорость роста усталостных трещин и эксцентриситет высверленных отверстий; исследовать скорость коррозии, структурные превращения в металлах в зависимости от термообработки; метод собственных колебаний — для контроля изделий из любых материалов, обладающих упругими свойствами, а следовательно, собственной резонансной частотой. Метод позволяет контролировать длину, ширину, толщину, диаметр, модуль упругости, плотность, коэффициент Пуассона, трещины, модуль сдвига, температурную зависимость;
акустическая дефектация механизмов — для упрощения и дополнения технического контроля, быстрого установления дефектных узлов и деталей механизмов, определения возможности их восстановления или необходимости замены. Возможен акустический подбор заменяемых деталей.
Метод хрупких покрытий — определение направления и вели чины упругих деформаций в металле, по которым вычисляют напряжения.
Рентгеновские методы дефекации
Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. Наиболее часто применяются методы контроля прошедшим излучением, основанные на различном поглощении ионизирующих излучений при прохождении через дефект и бездефектный участок сварного соединения (рис. 178). Интенсивность прошедшего излучения будет больше на участках меньшей толщины или меньшей плотности, в частности в местах дефектов - несплошностей или неметаллических включений.
Методы радиационного контроля классифицируются прежде всего по виду (и источнику) ионизирующего излучения и по виду детектора ионизирующего изучения.
Ионизирующим называют изучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов. Так как ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеет малую проникающую способность, то для радиационного контроля сварных соединений обычно используют излучение фотонов или нейтронов. Наиболее широко используется рентгеновское излучение (Х-лучи). Это фотонное излучение с длиной волны 6*10-13...1*10-9 м. Имея ту же природу, что и видимый свет, но меньшую длину волны (у видимого света 4...7 * 10-7 м), рентгеновское излучение обладает высокой проникающей способностью и может проходить через достаточно большие толщины конструкционных материалов. При взаимодействии с материалом контролируемого изделия интенсивность рентгеновского излучения уменьшается, что и используется при контроле. Рентгеновское излучение обеспечивает наибольшую чувствительность контроля.
Получают рентгеновское
излучение в рентгеновских
Схема радиационного контроля
прошедшим излучением:
1 - источник излучения; 2 - изделие; 3 - дефект;
4 - детектор (пленка); 5 - плотность излучения
Существуют различные
схемы и большое количество марок
рентгеновских аппаратов, как стационарных,
так и переносных. В последнее
время все большее
Другим распространенным видом ионизирующего излучения, используемым при контроле сварных соединений, является γ-излучение.
Это фотонное излучение с длиной волны 1*10-13...4*10-12м, возникающее при распаде радиоактивных изотопов, источником γ-излучения при радиационном контроле обычно являются радиоактивные изотопы тулия, иридия, цезия, кобальта: 170Тu, 192Ir, 137Cs, 60Со и др. Источники γ-излучения компактны и не требуют больших затрат электроэнергии (только на освещение и, возможно, на перемещение радиоактивного изотопа в рабочее положение и обратно). Однако γ-излучение более опасно для человека и, в отличие от рентгеновского, не может быть выключено. Проникающая способность γ-излучения выше, чем рентгеновского, поэтому могут просвечиваться изделия большей толщины, но чувствительность контроля при этом ниже, различие между дефектными и бездефектными участками менее заметно. Поэтому область применения γ-дефектоскопии - контроль изделий большой толщины (малые дефекты в этом случае менее опасны), контроль в монтажных и полевых условиях, в частности - трубопроводов и крупногабаритных резервуаров, просвечивание изделий сложной формы, если разместить рентгеновский аппарат нельзя.
Гораздо реже (при контроле
изделий еще большей толщины)
используется тормозное излучение
высоких энергий (1...100 МэВ, в то время
как энергия рентгеновских
Для контроля изделий из тяжелых элементов, для контроля наличия соединений водорода, бора, лития и других легких элементов в капсулах из тяжелых элементов, а также при контроле радиоактивных изделий используют нейтронное излучение, которое получают в ядерных реакторах либо с использованием радиоизотопных источников.
В зависимости от методов детектирования (обнаружения и регистрации) ионизирующего изучения различают радиографию, при которой фиксирование изображения внутренней структуры изделия происходит на пленке или бумаге, радиоскопию (изображение наблюдается на экране) и радиометрию (регистрируются электрические сигналы). Радиография получила наибольшее распространение с связи с простотой, наглядностью и документальным подтверждением результатов контроля. При радиографическом контроле для регистрации интенсивности прошедшего через металл излучения применяют радиографическую пленку или фотобумагу (метод прямой экспозиции), металлические активируемые экраны или заряженные полупроводниковые пластины (метод переноса изображения). Более распространен метод прямой экспозиции. При нем могут использоваться все рассмотренные виды ионизирующих излучений. Оптическая плотность почернения радиографической пленки или фотобумаги зависит от дозы ионизирующего излучения, она больше на местах, перекрытых менее плотными участками контролируемого объекта. Поэтому такие дефекты, как поры, трещины, непровары, а также шлаковые включения, будут выглядеть на радиографической пленке в виде темных пятен соответствующей формы. Включения более плотные, чем основной металл (например, вольфрамовые при сварке алюминия неплавящимся электродом), будут на радиограммах иметь вид светлых пятен. Для лучшего выявления дефекта направление излучения должно по возможности совпадать с направлением его максимального размера.
Просвечивание стыковых швов
(рис. 179) обычно проводят перпендикулярно
поверхности либо по направлению
разделки кромок, так как возможно
образование дефектов по линии сплавления.
При контроле угловых швов направление
просвечивания выбирают по биссектрисе
угла либо по направлению разделки
кромок. При контроле сварных соединений
труб и коробчатых конструкций наилучшим
вариантом является размещение источника
излучения внутри изделия, так как
в этом случае, во-первых, появляется
возможность панорамного
Флуоресцентные экраны представляют
собой пластмассовую или
Схемы радиографического
контроля:
а - стыковых; б - угловых швов; в - труб;
1 — источник излучения; 2 — пленка
Радиографические пленки
характеризуются
Выявляемость дефектов при радиографическом контроле зависит также от резкости изображения. Причинами нерезкости могут быть образование в эмульсионном слое пленки фотоэлектронов (внутренняя нерезкость), рассеяние излучения в материале изделия (особенно при просвечивании изделий большой толщины), смещение или колебания относительного расположения источника, изделия и детектора (устраняются жестким закреплением) и отличие реальной формы источника излучения от точечной (геометрическая нерезкость). Для уменьшения геометрической нерезкости применяют источники излучения с возможно меньшим размером фокусного пятна, максимально приближают пленку к контролируемому изделию и увеличивают фокусное расстояние (от источника излучения до пленки).
Подготовка к просвечиванию
при радиографии заключается
в предварительном осмотре
Время просвечивания определяется по номограммам экспозиции, которые обычно строят для каждого материала в зависимости от его толщины, энергии излучения (в частности, напряжения на аноде рентгеновской трубки), фокусного расстояния; типа применяемой пленки и усиливающих экранов.
Метод переноса изображения применяется сравнительно редко: при контроле радиоактивных изделий и при ксерорадиографии.
При радиографии радиоактивных изделий используют в качестве излучения нейтроны, а в качестве детектора - металлические активированные экраны, которые активируются в нейтронном потоке и не чувствительны к γ-излучению. Затем скрытое изображение переносят на радиографическую пленку, прикладывая ее к металлическому экрану.
Ксерорадиография позволяет исключить применение радиографической пленки. При этом достигается повышение производительности контроля за счет исключения трудоемкой фотообработки, а также уменьшение затрат в связи с исключением расхода серебра, входящего в состав пленки. В качестве детектора при ксерорадиографии используют специальные ксерорадиографические пластины, состоящие из проводящей подложки (алюминия, латуни, стекла или бумаги с проводящим покрытием), на которую нанесено полупроводниковое покрытие (чаще всего селеновое). В качестве источника излучения в основном используют рентгеновские аппараты, реже - радиоизотопные источники тормозного или γ-излучения. При ксерорадиографии заряжают ксерорадиографическую пластину с помощью коронного разряда и помещают в светонепроницаемую кассету. В процессе просвечивания селен становится проводником, происходит утечка заряда. Чем больше интенсивность прошедшего излучения, тем меньше остаточный заряд. Затем на пластинку наносят красящее вещество. Краситель переносят на бумагу контактным, способом, закрепляют на ней ацетоном или другим растворителем. Время контроля по сравнению с обычной радиографией уменьшается в десятки раз. Одна ксерорадиографическая пластина может использоваться до 1000 раз.
Радиоскопия основана на просвечивании контролируемых объектов ионизирующим излучением, преобразовании прошедшего излучения в светотеневое или электронное изображение с последующим усилением, передачей и анализом изображения на экране оптического устройства или телевизионного приемника. Применение телевизионных систем обеспечивает радиационную безопасность персонала, позволяет усиливать яркость и контрастность и изменять масштаб изображения.
В качестве источника ионизирующего
излучения при радиоскопии чаще
применяют рентгеновские
Радиоскопия позволяет
рассмотреть внутреннюю структуру
объекта непосредственно в
Радиометрия основана на
просвечивании изделия
В отличие от радиографического и радиоскопического методов при радиометрии объект просвечивается узким пучком излучения. Если в просвечиваемом изделии будет дефект, то регистрационное устройство отметит изменение интенсивности излучения.
Преимущества радиометрии: высокая чувствительность (выше, чем у радиографического метода), высокая производительность, возможность бесконтактного контроля качества движущегося изделия, что особенно удобно при поточном производстве (возможно осуществление обратной связи с технологическим процессом). Основной недостаток радиометрии: интегрирующие свойства - одновременная регистрация сигнала от дефекта и от изменения толщины изделия. Это затрудняет возможность определения формы, размеров и глубины залегания дефекта - иногда оказывается необходимым снимать или зачищать усиление сварного шва.
Дальнейшим развитием радиографии является радиационная вычислительная томография. В отличие от обычной радиографии объект просвечивается большим количеством источников излучения, прошедшее излучение фиксируется большим количеством детекторов, изделие перемещается по определенной программе, результаты контроля запоминаются и анализируются с помощью ЭВМ, а затем на основе созданной модели внутренней структуры объекта формируется ее изображение на экране, т.е. обеспечивается наглядность, отсутствующая при обычной радиографии.
С помощью радиационных методов контроля выявляются трещины, непровары, непропаи, включения, поры, подрезы и другие дефекты. Результаты контроля наглядны (кроме обычной радиометрии), поэтому по сравнению с другими методами неразрушающего контроля при радиационном контроле легче определить вид дефекта. Как правило, не требуется высокая чистота поверхности сварных швов и изделий, можно контролировать сравнительно большие толщины.
К недостаткам радиационных методов необходимо прежде всего отнести вредность для человека, в связи с чем требуются специальные меры радиационной безопасности: экранирование, увеличение расстояния от источника излучения и ограничение времени пребывания оператора в опасной зоне. Кроме того, радиационными методами плохо выявляются несплошности малого раскрытия (трещины, непровары), расположенные под углом более 7... 12° к направлению просвечивания, метод малоэффективен для угловых швов.
технологические процессы повышения прочности и долговечности при судоремонте
Поверхностное упрочнение применяется
для деталей из алюминиевых, стальных
и титановь1х сплавов для
сти Ка, величине остаточных напряжений 02; , увеличению твердости в зоне остаточных напряжений АНКС и, как следствие, увеличению долговечности деталей АМ; и предела выносливости материала Аод.
Из таблиц 2.2 и 2.3 видно, что широкое применение получили следующие методы: виброударное упрочнение, ударно-барабанный, пневмодинамический, дробеструйнь1й, обкать1вание (раскать1вание) и алмазное вь1глаживание. Введение технологических методов упрочнения ППД позво лило значительно увеличить долговечность многих силовых деталей авиационной техники, однако не решило кардинально проблему обеспечения требуемого уровня ресурса и надежности. Это связано в первую очередь с тем, что эффективность упрочнения ППД в части обеспечения предела выносливости определяется особенностью применяемых материалов, технологий и конструкций авиационных деталей, условий их работы при эксплуатации. Учетвлияния совокупности всех факторов при разработке технологического процесса крайне затруднен. Повышения эффективности упрочнения ППД можно добиться выбором оптимальных параметров технологического процесса, учитывающих большинство наиболее значимых факторов.
Виброударныи метод
Виброударный метод упрочнения основан на использовании колебаний не связанных друг с другом частиц упрочняющего тела (стальных шариков или абразивных гранул) и обрабатываемой детали. Упрочняющее тело и деталь помещаются в контейнер, находящийся в состоянии вибрации. Виброударное упрочнение обладает рядом преимуществ: поверхность упрочняется не поэтапно, а вся одновременно; может быть обеспечена равномерность упрочнения по поверхности; инструмент (шарики) практически не изнашивается; процесс не оказывает теплового воздействия. Одним из важных достоинств является простота оборудования и инструмента. Однако область применения метода ограничивают его недостатки, к которым относятся ограниченные технологические и динамические возможности,сложности управления процессом, необходимость вибрационной и Шумовой защиты. Процесс виброударного упрочнения несмотря на кажущуюся простоту состоит из ряда разнородных и сложных явлений. Их изучение должно базироваться: на теории упругопластической локальной деформации при соударениях; на теории оптимизации, устойчивости и управления многомассных виброударных систем; на учете реальных физико-механических свойств материала и условий работь1 детали . В зависимости от состава рабочих сред при виброударной обработке могут выполняться следующие основные операции:
- виброщлифование;
- виброполирование
- виброупрочнение (вибронаклеп);
- виброщлифование с виброупрочнением.
При выполнении операций виброшлифования на деталях можно проводить снятие заусенцев, зачистку облоя, округление острых кромок, очистку поверхности от нагара, оксидной пленки, следов коррозии и т.д., а также упрочнение поверхностного слоя и создание в нем остаточных напряжений сжатия. Операции виброшлифования и виброполирования выполняются рабочими средами, состоящими из абразива, дроби, стальных и твердосплавных шариков в смеси с абразивными пастами и растворителями. Операции виброупрочнения производятся, как правило, стальными полированнь1ми шариками диаметром 3 . . . 10 мм. Установки для виброударной обработки предусматривают движение как в одной, так и в нескольких плоскостях. В зависимости от габаритных размеров упрочняемых деталей, их геометричекой формы и вид обработки загрузка в установку производится «в навал››, с закреплением и принудительным вращением. Особенности виброударного метода упрочнения заключаются в том, что движущиеся частицы упрочняющего тела не имеют жесткой связи между собой, легко контактируют со всей поверхностью обрабатываемой детали, что обеспечивает относительную равномерность обработки и возможность упрочнения деталей сложной