Оценка технического состояния деталей

Оценка технического состояния деталей 6. 1. Сущность процесса дефектации Дефекты детали – это отклонения её параметров от значений, установленных нормативно-технической документацией. Процесс оценки технического состояния с целью обнаружения дефектов называется дефектацией. Задачи дефектации: • контроль деталей для определения их технического состояния; • сортировка на три группы (негодные, годные, подлежащие восстановлению); • накопление информации о результатах дефектации; • сортировка по маршрутам восстановления. Виды дефектов по причинам возникновения: 1) конструкционные, возникающие из-за несовершенства конструкции или нарушения технических требований на проектирование изделия; 2) производственные, возникающие из-за нарушения технологии изготовления или ремонта; 3) эксплуатационные, возникающие в результате изнашивания, усталости, коррозии, эрозии, а также при нарушении правил эксплуатации; 1) дефекты, возникающие при хранении и транспортировке из-за нарушения технологии хранения и условий перевозки. 6. 2. Технические требования на дефектацию Таблица 2 Карта технических требований на дефектацию Деталь Крышка подшипника ведущего вала коробки передач Номер детали 53-1701040 Материал Чугун серый СЧ 18 Твердость НВ 170 … 229 Номер дефекта по эскизу Дефект Способ установления дефекта и измерительный инструмент Размер, мм Заключение по рабочему чертежу допусти-мый без ремонта 1 Обломы и трещины на крышке Осмотр - - Браковать 2 Износ шейки под муфту включения сцепления Скоба 43,8 43,80 Ремонтировать осталиванием или вибродуговой наплавкой 4 Износ отверстий под болты Пробка 9,2 8,5 9,2 Ремонтировать заваркой 6. 3. Классификация дефектов деталей По степени влияния на эффективность и безопасность использования механизмов различают дефекты: • малозначительные; • значительные; • критические; Применительно к условиям ремонта дефекты делят на: • устранимые (устранение возможно и экономически целесообразно); • неустранимые. • Основные виды дефектов 1. Изменение размеров и формы рабочих поверхностей в результате изнашивания (проявляется в виде изменения размера, овальности, конусности). 2. Нарушение точности относительного расположения рабочих поверхностей (проявляется в виде нарушения расстояния между осями цилиндрических поверхностей, неперпендикулярности и непараллельности осей и плоскостей, несоосности цилиндрических поверхностей и т. п.). 3. Механические повреждения (трещины, пробоины, изломы, деформации). 4. Коррозионные повреждения (характерны для выпускных клапанов, верхней части гильз цилиндров, головок цилиндров, узлов рамы, кузова, подвески и др.). 5. Изменение физико-механических свойств (твердость и упругие свойства материала в результате нагрева деталей до температуры, влияющей на термообработку, вследствие усталости материала, а также из-за износа упрочненного поверхностного слоя.). 6. 4. Разработка технологических процессов дефектации Этапы разработки технологического процесса. 1. Подбор и анализ исходных материалов для разработки техпроцесса (ознакомление с дефектами, требованиями на дефектацию, с конструкторской и технологической документацией). 2. Изучение классификации объектов дефектации. 3. Выбор деталей для дефектации. Создание групп деталей, обладающих идентичными контролируемыми признаками. 4. Количественная оценка параметров техпроцесса для групп деталей (определение типа производства, ориентировочная оценка трудоемкости дефектации). 5. Выбор типового, группового и поиск аналога единичного техпроцесса дефектации. 6. Составление технологического маршрута (определение последовательности операций и методов контроля). 7. Выбор параметров дефектации. 8. Разработка технологических операций. 9. Выбор технологических схем дефектации (точки дефектации и базовые поверхности). 10. Выбор метода и средств дефектации. 11. Выбор рационального варианта (расчет точности, производительности и экономичности). 6. 5. Подефектная и маршрутная технологии восстановления Подефектная и маршрутная технологии - это организационные формы техпроцесса восстановления деталей. Подефектная технология применяется в том случае, когда при восстановлении детали сортируют по видам имеющихся у них дефектов. Недостатки: • комплектование партий только по одинаковым дефектам у деталей, без учета однотипных сочетаний дефектов; • партию одноименных деталей невозможно восстанавливать по единому техпроцессу; • партия должна перекомплектовываться в процессе производства для устранения каждого последующего дефекта; • усложняется учет трудовых и материальных затрат; • невозможен запуск в производство больших партий; • усложняется контроль за последовательностью выполнения восстановительных операций. Маршрутная технология используется, когда техпроцесс разрабатывается в виде отдельных маршрутов, каждый из которых предназначен для устранения определенного сочетания дефектов. Каждая деталь может иметь несколько маршрутов восстановления. Требования к построению маршрутной технологии. 1. Сочетание дефектов в каждом маршруте должно быть реально существующим. 2. Количество маршрутов должно быть минимальным. 3. При формировании маршрутов необходимо учитывать применяемый способ восстановления. 4. Восстановление по данному маршруту должно быть экономически целесообразно. 7. Методы и средства дефектации 7.1. Виды средств измерения Для контроля состояния деталей применяют следующие средства. 1. Меры (для воспроизведения физических величин заданного размера, например, концевые меры длины). 2. Калибры (предельные мерительные средства, предназначенные для определения соответствия размеров или конфигурации без установления числового значения контролируемого параметра). 3. Универсальные средства измерения (шкальные инструменты и приборы для определения значения контролируемого размера). 4. Специальные средства измерения (для повышения производительности и точности контроля конкретных деталей одного класса). При ремонте применяются следующие разновидности средств контроля: • для линейных размеров; • для геометрической формы; • погрешностей положения; • шероховатости; • твердости; • для неразрушающего контроля (трещины и глубинные дефекты); • средства диагностирования (мощность, компрессия и т.п.). 7. 2. Контроль относительного расположения рабочих поверхностей Несоосность шеек валов измеряется в центрах с помощью индикатора, установленного на призме (рис. 7.1). Радиальное биение измеряется в центрах индикатором, при этом определяется разность показаний за один оборот вала (рис. 7.2). Неперпендикулярность торцовой поверхности к оси контролируется в центрах индикатором, по аналогии с радиальным биением, определяется на определенном радиусе. Несоосность отверстий – специальными оптическими, пневматическими и индикаторными приспособлениями (пример индикаторного приспособления показан на рис. 7.3). Рис. 7. 3. Контроль несоосности отверстий: 1 – контрольные втулки, 2 – оправка, 3 – индикатор, 4 – приспособление для установки индикатора Непараллельность оси отверстий относительно плоскости определяется на контрольной плите. Измеряются размеры h1 и h2 на длине l (рис. 7.4). . Расстояние оси отверстия до плоскости . Рис. 7. 4. Контроль параллельности оси отверстия к плоскости Межосевое расстояние и непараллельность осей определяют измерением расстояний а1 и а2 между оправками (рис. 7.5), установленными в отверстия и рассчитывают по формуле: . Рас. 7. 5. Измерение межосевого расстояния и непараллельности осей отверстий Непараллельность рассчитывается: . Неперпендикулярность отверстия и плоскости определяется индикаторным приспособлением или специальным калибром (рис. 7.6). Рис. 7. 6. Измерение неперпендикулярности оси отверстия к плоскости Неперпендикулярность осей отверстий определяется при помощи оправки с индикатором или калибром путем измерения зазоров на заданной длине (рис. 7.7). Рис. 7.7. Измерение неперпендикулярности осей отверстий 7. 3. Контроль скрытых дефектов Метод опрессовки применяется для выявления трещин в полых деталях (водой или сжатым воздухом). Испытания проводят на специальных стендах, обеспечивающих герметизацию всех отверстий в контролируемых деталях. При испытаниях полость детали заполняют горячей водой под давлением 0,3 – 0,4 МПа. Пневматические испытания применяют при кон- троле таких деталей, как радиаторы, баки, трубопроводы и др. Полость детали заполняют сжатым воздухом и погружают в ванну с водой. Метод красок (для контроля трещин шириной не менее 20 – 30 мкм) основан на способности красной краски, разведенной керосином, проникать в трещины. После промывки детали покрывают белой краской, на которой за счет процесса диффузии красной краски через некоторое время проявляется рисунок, соответствующий трещине. Люминесцентный метод (для трещин шириной более 10 мкм) основан на свойстве некоторых веществ светиться при облучении ультрафиолетовыми лучами. Деталь выдерживают в ванне с флуоресцирующим составом, после этого промывают, просушивают и припудривают порошком силикагеля, который вытягивает флуоресцирующую жидкость из трещин. При облучении ультрафиолетовыми лучами силикагель, пропитанный жидкостью, будет ярко светиться, показывая границы трещины. Магнитная дефектоскопия служит для обнаружения трещин шириной до 1 мкм. Применяется для деталей из ферромагнитных материалов. Деталь намагничивают и обливают суспензией с мелким магнитным порошком. Магнитные силовые линии, проходя через деталь и встречая на своем пути дефект, огибают его как препятствие с малой магнитной проницаемостью (рис. 7.8). Над дефектом образуется поле рассеивания силовых линий, а по краям трещины образуются магнитные полюса. Применяют намагничивание: циркуляционное (продольные трещины), продольное (поперечные трещины) и комбинированное (любые трещины). Ультразвуковой метод основан на свойствах ультразвука проходить через металлические изделия и отражаться от границы двух сред, в том числе и от дефекта. Применяется для обнаружения трещин, раковин, шлаковых включений и т. п. Известны два метода – просвечивания и импульсный. Схема импульсного метода показана на рис. 7.9, а метода просвечивания - на рис. 7.10. 1 – контролируемая деталь; 2 – пъезоэлектрический дат-чик; 3 – усилитель; 4 – электронно-лучевая трубка; 5 – генераторы; 6 – импульс; 7 – дефект Рис. 7.9. Схема импульсного ультразвукового дефектоскопа а – дефект не обнаружен; б – дефект обнаружен; 1 – ультразвуковой генератор; 2 – пьезоэлектрический излучатель; 3 – контролируемая деталь; 4 – дефект; 5 – индикатор; 6 – усилитель; 7 – пьезоприемник; 8 – ультразвуковые лучи Рис. 7.10. Схема ультразвукового дефектоскопа, работающего по принципу просвечивания Метод просвечивания основан на проявлении звуковой тени за дефектом. Излучатель ультразвуковых колебаний находится по одну сторону детали, а приемник - по другую. В импульсном методе излучатель ультразвука автоматически переключается в приемник после отправки импульса. Если в детали нет дефекта, на экране электронно-лучевой трубки видны два импульса – излученный и отраженный от другой стороны детали. При появлении дефекта на экране появляется промежуточный всплеск. Местонахождение дефекта определяется по расстоянию между импульсами на экране. Зная толщину детали, можно определить глубину залегания дефекта. 7. 4. Контроль размеров и формы рабочих поверхностей деталей Классификация средств измерений показана на рис. 7.11. 7.11. Виды средств измерения Контроль размеров – применяются пневматические методы контроля; универсальный измерительный инструмент (штангенциркули, штангенглубиномеры, штангензубомеры, микрометры, индикаторные нутромеры, индикаторы и т.п.); специальный измерительный инструмент (пробки, скобы, калибры). Отклонение от круглости – измеряется специальными приборами - кругломерами. Отклонения от прямолинейности – контролируются проверочными линейками, уровнями, оптико-механическими приборами, механическими приборами с индуктивными датчиками. Отклонения от плоскостности – измеряют при помощи контрольных плит и щупов, а также используют измерение положения отдельных точек плоскости универсальными инструментами. Погрешности геометрической формы – проверяют измерением в нескольких направлениях или в нескольких сечениях по длине универсальными измерительными инструментами (овальность, конусность, бочкообразность) 7. 5. Контроль параметров качества поверхностного слоя Поверхностный слой характеризуется геометрическими и физико-химическими свойствами (рис. 7.12). Макроотклонение поверхности – это неровности высотой 10-2 – 103 мкм на всей ее длине или ширине. Рис. 7.12. Схема поверхностного слоя детали: 1 – макроотклонение; 2 – волнистость; 3 – шероховатость; 4 – субшероховатость; 5 – адсорбированная зона; 6 – зона оксидов; 7 – граничная зона материала; 8 – зона материала с измененными физико-химическими свойствами Волнистость – совокупность неровностей высотой примерно 10-2 – 103 мкм с шагом большим, чем базовая длина, используемая для измерения параметров шероховатости. Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей высотой около 10-2 – 103 мкм с шагом, меньшим, чем базовая длина, используемая для ее измерения. Субшероховатость – это субмикронеровности высотой примерно 10-3 – 10-2 мкм, накладываемые на шероховатость поверхности. Врхняя зона толщиной около 10 – 100 мкм – это адсорбированный из окружающей среды слой молекул и атомов органических и неорганических веществ (например, воды, смазки, растворителей и др.). Промежуточная зона (оксидов) толщиной примерно 10-3 – 1 мкм представляет собой продукты химического взаимодействия металла с окружающей средой. Граничная зона имеет толщину, равную нескольким межатомным расстояниям со значительно измененными кристаллической и электронной структурой и химическим составом. Следующая зона толщиной примерно 10-4 - 10 мкм с измененными физико-химическими свойствами (остаточные напряжения, наклеп, структура) по сравнению со свойствами основного материала. В производственной практике применяются следующие методы измерения параметров качества поверхностного слоя. Шероховатость (для контроля применяют образцы шероховатости; профилометр и профилограф; двойной микроскоп; интерферометр; лазерный профилограф). Волнистость (контролируют с помощью профилографов, приборов с индуктивными датчиками, индикаторов). Макроотклонение – универсальными шкальными измерительными инструментами и приборами. Микротвердость – измеряют на микротвердомерах (ПМТ-3 и др.) путем измерения диагоналей отпечатка алмазной пирамиды с углом при вершине 1360. Остаточные напряжения – при измерении используют метод последовательного травления поверхностных слоев с измерением деформации образцов, рентгеноструктурный метод, магнитные методы (контролируют изменение магнитной проницаемости в разных направлениях но поверхности). Твердость может измеряться различными методами. Наиболее распространенными являются механические методы измерения: Бринелля (измерение диаметра отпечатка стального шарика); Роквелла (имерением глубины вдавливания алмазного конуса с углом при вершине 1200); Виккерса (измерение диагоналей отпечатка четырехгранной пирамиды с углом при вершине 1360); Шора (измерение сопротивления резины или пластмасы погружению в них иглы из закаленной стали).