Сообщение на тему контроль качества деталей

Обновлено: 07.07.2024

Контроль качества деталей на операциях механообработки в массовом производстве

Качество детали имеет много составляющих, из которых важное место принадлежит геометрическим параметрам: размерной точности, погрешности формы и микрогеометрии (шероховатости). Геометрические параметры детали в значительной мере формируются на последних, финишных операциях механообработки, где шлифованию принадлежит главная роль.

Механообрабатывающие станки и, в первую очередь, шлифовальные оснащены средствами активного контроля, позволяющими получить стабильное и высокое качество массовой продукции. Высокая степень автоматизации, жесткие требования ко всем звеньям и участникам технологического процесса создают предпосылки к уменьшению роли оператора станка, сводя ее к наблюдению и поддержанию заданного технологического режима. Вместе с тем опыт Волжского автозавода и других предприятий массового производства свидетельствует о значительных возможностях влияния оператора на точность и производительность процесса механообработки. Указанное влияние тесно связано с квалификацией оператора, с его знанием технологического процесса и умением анализировать технологическую ситуацию на основе получаемой информации о состоянии оборудования, режимах обработки, качестве заготовок и готовых деталей.

Информация о качестве готовых деталей является решающей, т.к. позволяет объективно оценить работу всей технологической цепи. Именно в этой связи контроль геометрических параметров деталей непосредственно на рабочем месте оператора станка (технологический контроль) приобретает все большее значение, что находит свое отражение в технической оснащенности этого вида контроля.

Наряду с распространенными пневматическими и механическими системами контроля на рабочих местах операторов все чаще можно встретить сложные электронные системы, имеющие в своем составе мощные микро-ЭВМ, позволяющие реализовать сложные статистические расчеты, хранение и передачу измерительной информации на более высокий уровень. Круг задач технологического контроля непрерывно расширяется и в последнее время включает в себя:

- контроль формы детали. В самом простом случае оценивается овальность детали – минимальный и максимальный размеры детали в контролируемом сечении;

- контроль стабильности технологического процесса. Наличие отсчетного устройства позволяет выполнить и представить статистический анализ по малой выборке с последующим сравнением результата с границами поля допуска;

- контроль точности оборудования. Осуществляется в производственных условиях путем обработки партии деталей объемом 100. 120 шт. с последующим расчетом показателей точности Ср и Срк;

- статистическое регулирование технологического процесса. Может быть выполнено на основе ведения карты статистического контроля либо на основе автоматизированного анализа электронной системой послеоперационного контроля.

Важной составляющей послеоперационного размерного контроля является контроль шероховатости, имеющий значительные информационные возможности.

Шероховатость формируется в заключительной стадии цикла шлифования непосредственно перед окончанием обработки, а, следовательно, несет в себе информацию о значении таких важнейших параметров механообработки как конечная скорость съема припуска и величина упругой деформации в момент окончания обработки.

Вариации шероховатости в периоде стойкости шлифовального круга в значительной мере отражают соответствующие вариации режущей способности шлифовального круга и постоянной времени процесса шлифования. Шероховатость чутко реагирует на изменения условий и режимов шлифования и может при наличии портативных и недорогих измерительных средств у оператора станка выполнять функции дополнительного контура обратной связи в системе управления механообработкой деталей.

Указанные обстоятельства обуславливают необходимость создания специальных средств измерения шероховатости, отвечающих требованиям оперативности, надежности, информативности и органично вписывающихся в систему средств послеоперационного контроля, находящихся в пользовании оператора станка.

Важное место в послеоперационном контроле принадлежит контролю в конце технологического процесса обработки деталей (окончательный контроль). Функции окончательного контроля непрерывно возрастают и могут включать в себя следующие направления:

- выборочный контроль изделий. Основное направление выборочного контроля – оценить качество выпускаемой продукции на основе измерения показателей качества не всей, а только определенной части продукции, взятой из технологического потока небольшими порциями – выборками. Размер выборки и периодичность ее изъятия устанавливаются на основе предварительного статистического анализа технологического процесса;

- приемочный, 100%-ный контроль. При этом виде контроля показатели качества измеряются у каждой детали и принимается решение о пригодности детали к поставке и использованию. В качестве примера можно привести контроль геометрических параметров коленчатых валов автомобиля. Такой контроль может производится в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режимах в зависимости от имеющихся технических средств;

- контроль стабильности технологического процесса. По своему назначению, методам и используемым техническим средствам близок к выборочному контролю, но производится в интересах отработки технологии, выявления причин нарушения и принятия соответствующих управляющих воздействий: регулирование оборудования, ремонт оснастки, выбор инструмента, повышение требований к заготовкам деталей и т.д.;

- сортировка деталей по размерным группам. Сортировка деталей – вынужденная мера для получения высокого качества сборочного узла. В автомобильном производстве сортировке подвергаются такие детали как поршень и поршневой валец, детали переднего привода, образующие подшипниковые узлы и ряд других. Из технических средств, осуществляющих операцию сортировки, наибольшее распространение получили контрольные автоматы и полуавтоматы.

1. Точность и производственный контроль в машиностроении – Справочник под редакцией А.К. Кутая, Б.М. Сорочкина Л: Машиностроение, 1983.

2. Б.М. Сорочкин Автоматизация измерений и контроля размеров деталей. – Л: Машиностроение, 1990.

В пособии изложены физические основы наиболее широко применяемых в машиностроении видов неразрушающего контроля: магнитного, вихретокового, радиационного, акустического, капиллярного. Рассматриваются достоинства и недостатки каждого метода, наиболее рациональные области применения. Анализируются возможности применения некоторых методов для обнаружения дефектов структуры материалов. Пособие предназначено для кораблестроительных и машиностроительных специальностей СПбГМТУ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

Надежность и долговечность машин , механизмов, приборов, конструкций и т.д. обеспечивается в значительной степени тем, что материалы, детали этих устройств и сами устройства в целом подвергаются контролю на всех этапах изготовления и эксплуатации. Контролем в технике называется проверка соответствия продукции установленным техническим требованиям. Эти требования ( например, определенные линейные размеры, твердость, балл зернистости, допустимый размер несплошностей и др.) записываются в специальном техническом паспорте каждого изделия.

Качество продукции – это совокупность ее свойств, обусловливающих пригодность продукции удовлетворять определенные потребности в связи с ее назначением.

Дефектом называют каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефекты разделяют на явные (обнаружение которых возможно предусмотренными правилами, методами и средствами контроля) и скрытые. Их также разделяют на критические, которые делают использование продукции практически невозможным, значительные ( оказывающие существенное влияние на возможность и долговечность использования продукции) и малозначительные. Дефекты разделяют также на устранимые ( устранение которых технически возможно и экономически целесообразно) и неустранимые.

Рассмотрим некоторые разновидности технического контроля. По этапам создания и использования продукции различают контроль проектирования ( проверка технической документации поставщика, поступающей к заказчику), операционный ( контроль продукции во время выполнения или после завершения технологической операции) и приемочный (контроль продукции, по результатам которого принимают решение о ее пригодности к использованию). В эксплуатационном контроле различают входной и текущий виды контроля. Например, железнодорожные рельсы регулярно подвергаются текущему контролю.

По исполнителям контроль подразделяют на самоконтроль, контроль производственным мастером, контроль специальным отделом (ОТК) , ведомственный контроль, осуществляемый органами министерства или ведомства) и государственный надзор за качеством продукции ( например, Морской регистр).

По полноте охвата различают сплошной контроль и выборочный. Сплошному контролю подвергают только продукцию ответственного назначения, в других случаях проводят выборочный контроль.

При выборочном контроле могут применяться разрушающие методы, нарушающие пригодность продукции к применению, например, механические испытания на разрыв, удар и т.д. Неразрушающие методы контроля не нарушают пригодность продукции к применению. Как правило, неразрушающими методами контролируют всю продукцию, что резко повышает ее эксплуатационную надежность

Важность перехода от выборочного контроля к сплошному возрастает с увеличением сложности контролируемого оборудования. Это можно пояснить таким примером. Основную часть парового котла современной электростанции составляет трубная система, включающая в себя сотни тысяч отдельных труб и сварных соединений. Наличие даже одного дефектного узла, выводит станцию из строя. Поэтому, введение сплошного неразрушающего контроля трубной системы котла является необходимым условием его успешной эксплуатации

1.1.Виды и методы неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль (НК) подразделяют на девять видов: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический., радиационный, акустический и проникающими веществами.. Каждый вид НК подразделяется на методы. которые классифицируют, опираясь на следующие признаки:

- характер взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом

- первичный информативный параметр

- способ получения первичной информации

Первичный информативный параметр - конкретный параметр поля или вещества ( амплитуда поля, количество вещества и т.д.) , изменение которого используют для характеристики контролируемого объекта. Например, при просвечивании рентгеновским излучением наличие несплошности в объекте контроля увеличивает амплитудупрошедшего излучения.

1.2 Средства неразрушающего контроля

Каждому методу контроля соответствуют определенные средства контроля. Все средства контроля разделены на семь основных групп. В одну группу объединены оптические и тепловые приборы, а также вихретоковые и электрические.

Классификация приборов неразрушающего контроля качества материалов и изделий

Код	Приборы НК	Код	Приборы НК
Акустические для контроля методом:	Оптические и тепловые Оптические для контроля методом:
теневым	прошедшего излучения
эхо-импульсным	отраженного излучения
резонансным	собственного излучения
свободых колебаний	Тепловые для контроля методом:
эмиссионным	прошедшего излучения
импедансным	отраженного излучения
велосиметрическим	собственного излучения
Капиллярные для контроля методом:	Радиационныедля контроля методом:
цветным	рентгеновским
яркостным	гамма
люминисцентным	бета
люминисцентно-цветным	нейтронным
фильтрующихся частиц	позитронным
комбинированным	Радиоволновые для контроля методом:
Магнитные для контроля методом:	прошедшего излучения
магнитопорошковым	отраженного излучения
магнитографическим	собственного излучения
магнитоферрозондовым	Электромагнитные (вихревых токов) и электрические для контроля с использованием преобразователей:
индукционным	проходных
пондеромоторным	накладных
магнитополупроводниковым	экранных
комбинированных
для контроля электрическим методом

В классификаторе (табл. 1.1) первые четыре знака определяют общие отраслевые признаки средств НК, пятый знак обозначает основной физический метод, на основе которого создан прибор. Шестой знак определяет класс аппаратуры по основным приборным признакам.

По видам контролируемых параметров средства НК разделяют на приборы, предназначенные:

-для обнаружения дефектов типа нарушений сплошности (трещины, раковины, расслоения и т.п.) – приборы -дефектоскопы

- для контроля геометрических характеристик ( наружные и внутренние диаметры, толщина стенки, толщина покрытий, слоев, степень износа, ширина и длина изделия и т.п.)

- для измерения физико-механических и физико-химических характеристик(электрических, магнитных и структурных параметров, отклонений от заданного химического состава, измерение твердости пластичности, контроля качества упрочненных слоев, содержания и распределения ферритной фазы и т.п.) – приборы -структуроскопы

Выбор того или иного метода и прибора неразрушающего контроля зависит от параметров контролируемого ( размеры, электрические, магнитные свойства и т.п.) объекта и условий его обследования ( в заводском цеху, в установке и т.п.) Ни один из методов и приборов не является универсальным. В соответствии с назначением приборов измеряемые и определяемые параметры и дефекты разделяют на четыре группы (табл.2)

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Контроль деталей

Контроль качества продукции. Виды контроля (пассивный и активный). Способы контроля: наружных цилиндрических поверхностей (валов); внутренних цилиндрических поверхностей (отверстий); резьбы; зубчатых колес.

Качество продукции в машиностроении

Совершенствование качества продукции, начиная от предпроектной стадии и кончая эксплуатацией, требует прежде всего своевременной и правильной оценки качества с помощью системы контроля. Организацией контроля качества продукции называется система технических и административных мероприятий, направленных на обеспечение производства изделий с уровнем качества, соответствующим требованиям нормативной документации.

1. Контроль качества

Систематическая проверка изделий, образцаизделия в линии либо на различных этапах производства. Цель проверки заключается в том, чтобы убедитьсяв поддержании всех требуемых стандартов и непревышении отклонениями допустимых значений.Вмассовом производстве очень большое значение имеет статистический анализ параметров произвольноотобранного образца конечного продукта. Чем активнее осуществляется контроль образца, тем выше репутация изготовителя как производителя высококачественной продукции. Контроль качества может быть пассивным или активным. В первом случае результаты измерения не влияют на ход технологического процесса. Они лишь служат для разбраковки или для принятия необходимых решений (рабочим, мастером, технологом). Во втором случае по данным измерения происходит автоматическое воздействие на технологический процесс (например, при достижении требуемого размера шлифовальный круг автоматически отводится от детали).

В современных условиях невозможна эффективная работа на металлорежущих станках без наличия средств измерения, без усвоения основных метрологических понятий и умения правильно применять соответствующий измерительный инструмент и приборы.

Контроль может быть прямым (например, проверка диаметра вала штангенциркулем) или косвенным (проверка диаметра вала одноконтактным способом при использовании приборов активного контроля на шлифовальных станках). Для одновременной проверки нескольких параметров сложной поверхности часто применяется комплексный метод контроля (например, проверка шлицевого отверстия комплексным калибром). Активный контроль при комплексной автоматизации технологических процессов обеспечивает не только значительное повышение производительности труда, но и дает возможность получить весьма высокую точность и стабильность размеров.

Чаще всего измерение деталей машин производится контактным способом, когда измерительные элементы прибора (губки штангенциркуля, наконечник индикатора и т. п.) непосредственно соприкасаются с поверхностью контролируемого объекта. В некоторых случаях применяется также бесконтактный способ измерения (например, при использовании проекционных приборов).

2. Технический контроль. Виды контроля.

Стабильность качества в значительной мере зависит от выбранного вида и метода контроля.

Технический контроль может быть стационарным или подвижным. В первом случае детали после определенной операции или полной обработки доставляются на постоянный контрольный пункт (испытательный стенд, участок лаборатории контроля и т. п.), где они подвергаются проверке (испытанию).

Для контроля громоздких деталей обычно применяется подвижный контроль. При этом деталь проверяется контролером на месте изготовления. Данный метод применяется в том случае, если необходимо использовать специальную или сложную измерительную аппаратуру. Место и условия проверки должны обеспечить ее полноту и надежность.

Контроль качества может быть сплошным — проверка каждой единицы продукции и выборочным — проверка определенной части (выборки) из партии изделий.

Сплошной контроль применяется в тех случаях, когда технологический процесс не обеспечивает достаточной стабильности заданных размеров и других параметров качества продукции; при неоднородности качества материалов или комплектующих изделий; после технологических операций, от которых в значительной мере зависят точность или другие качественные показатели изделия (например, после чистового шлифования направляющих станины прецизионного станка, после растачивания отверстий под подшипники в корпусе редуктора и т. п.) а также при проверке сложной или точной готовой продукции. Следует учесть, что сплошной контроль деталей на рабочем месте самим рабочим не всегда экономически оправдан, так как при этом рабочий будет на значительное время отвлекаться от своих основных обязанностей — непосредственного выполнения операции и наблюдения за ходом технологического процесса.

При выборочном методе контроля рабочий-оператор имеет возможность больше уделять внимания вопросу поддержания стабильности технологического процесса, обеспечивая, таким образом, бездефектную работу. При выборочном контроле особое значение имеет определение оптимальной выборки — количества проверяемых деталей из каждой партии.

Выборочный метод контроля обработанных деталей может обеспечить достаточную информацию об их качестве лишь при хорошо налаженном и стабильном технологическом процессе. Вместе с тем данный метод является наиболее целесообразным при организации контроля на рабочих местах, внедрении бездефектной работы и личных клейм.

Необходимо при внедрении выборочного контроля создать все условия (нормальную работу станка, своевременную заточку инструмента, идентичные припуски и однородность качества материала заготовок и т. п.) для получения максимальной стабильности размеров и других качественных показателей обработанных деталей, иными словами, обеспечить все предпосылки для успешного применения метода выборочного контроля операторами на рабочих местах.

Различают также такие виды контроля, как пооперационный (после каждой операции) и групповой (после группы операций). Пооперационный контроль применяется при выполнении наиболее точных работ, а также в тех случаях, когда качество одной технологической операции существенно влияет на последующую обработку детали. (Например, фрезерование базовой поверхности корпуса редуктора, шлифование точных отверстий во втулках для последующего их хонингования и т. п.).

Если несколько последовательных операций органически связаны между собой, то их проверку целесообразно осуществлять одновременно — групповым методом, сокращающим трудоемкость контроля.

Для выявления продукции, не соответствующей техническим условиям, применяется приемочный контроль. Результаты его (включая испытание изделия) фиксируются клеймением продукции, в актах, протоколах или других документах.

Контроль деталей и изделий может быть произведен визуальным способом (наружным осмотром) или инструментальным измерением геометрических параметров (линейных и угловых размеров, форм, взаимного расположения поверхностей и т. п.), а также проверкой различных физических характеристик (твердости, магнитной проницаемости и др.).

Рабочего-оператора может удовлетворить лишь тот метод контроля, который в состоянии ему помочь в предотвращении брака и обеспечении систематической сдачи продукции с первого предъявления.

Если, например, рабочий, контролируя детали в ходе выполнения операции, обнаруживает систематическую погрешность, он может ввести соответствующую поправку в технологический процесс (изменить режим резания, подналадить резец и т. п.) и тем самым предотвратить погрешности при обработке последующих деталей.

В связи с этим необходимо подчеркнуть значение контроля выполнения установленного технологического процесса и борьбы с нарушениями технологической дисциплины. Все требования и указания, которые предусмотрены в технологической документации, должны выполняться рабочими и мастерами, учитывая, что при ее разработке технолог предусматривает высококачественное выполнение всего комплекса технологических работ по созданию изделия и что нарушение какого-либо требования на одной операции может отрицательно сказаться на последующих операциях и качестве изделия.

Калибры служат не для определения действительного размера деталей, а для рассортировки их на годные и две группы брака ( гораздо реже – на несколько групп годных для последующей селективной сборки). Предельные калибры делятся на проходные и непроходные.

При контроле годной детали проходной калибр (ПР) должен проходить , а непроходной(НЕ) проходить не должен.

Проходной калибр отделяет годные детали от брака исправимого, а непроходной – от брака неисправимого.

Калибрами называются меры, имеющие форму поверхности, противоположную контролируемой детали. Калибры – бесшкальные измерительные инструменты для контроля размеров, формы и взаимного расположения поверхностей изделий. Все калибры можно разделить на две группы: нормальные и предельные. При контроле нормальными калибрами соответствие размера изделия размеру калибра оценивают по ощущению, краске или на просвет. Калибры, размеры которых соответствуют предельным размерам контролируемой детали, называются предельными калибрами. Калибрами определяют качество детали, а не числовое значение измеряемой величины. В основном качество деталей определяют с помощью калибров двух типов; проходные ПР и непроходные НЕ. В производстве калибры разграничивают на рабочие Р-ПР, Р-НЕ и контрольные К-ПР, К-НЕ, К-К. Калибры изготовляют с определенной точностью и с допуском на износ. Величина допуска калибра зависит от степени точности (квалитета) контролируемой детали.

4. Характеристика калибров

Два предельных размера калибров, наибольший и наименьший называются исполнительными. По конструктивным признакам калибры бывают жесткими (нерегулируемые), регулируемыми, односторонними, двухсторонними, скобы, пробки. Скобы изготавливаются с контролируемыми размерами, обозначенными на чертеже детали, в качестве наименьшего предельного размера с положительным отклонением, равным по величине допуску на изготовление калибра. Пробки (полные и неполные) изготавливаются с контролируемыми размерами, установленными в чертеже детали с наибольшим предельным размером с отрицательным отклонением, равным по величине допуску на изготовление калибра .Для контроля валов калибры изготавливают в виде шайб.

5. Контроль валов

Диаметральные размеры, длины ступеней, размеры резьб, шлицев, шпоночных пазов проверяют с помощью предельных скоб, резьбовых и шлицевых колец. Шероховатость поверхности контролируют сличением с эталоном.

Для проверки отклонения от соосности шеек ступенчатый вал укладывают базовыми шейками на призмы контрольного приспособления, а стержнем индикатора касаются поверхности контролируемой шейки. Поворачивая вал вокруг оси определяют биение шейки по разности показаний индикатора.

Отклонение от параллельности шлицев или шпоночного паза оси вала устанавливают по разности показаний индикатора в двух крайних положениях, базируя вал на призмах или в центрах.

В крупносерийном и массовом производствах контроль валов производят многомерными приборами с индикаторными или электроконтактными датчиками.

6. Точность и контроль отверстий

Точность диаметра отверстий контролируют штангенциркулем с точностью отсчета до 0,1 мм или 0,05. При замерах штангенциркулем с точностью до 0,05 мм ШЦ-II учитывают толщину губок b. Отверстия диаметром 120 мм и выше можно измерять микрометрическим нутромером (штихмасом) с точностью до 0,01 мм.

Глубокие отверстия большого диаметра (например, полости цилиндров) контролируют индикаторным нутромером, который предварительно настраивают на размер по эталонному кольцу или по микрометру. Индикатор показывает отклонение от установленного размера с точностью до 0,01 мм. В крупносерийном и массовом производстве отверстия контролируют предельными калибрами-пробками. Если проходная пробка ПР без усилия проходит в отверстие, а непроходная НЕ – не проходит, то размер отверстия находится в пределах допуска. Для контроля отверстий диаметром 80 мм и более применяют срезанные и пластинчатые пробки. Такие пробки легче, кроме того, ими можно выявлять овальность отверстия, измеряя в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Перед контролем калибром-пробкой полость отверстия очищают от стружки и протирают. Протирают отверстие и контролируют размер только после полной остановки вращения шпинделя. Калибры-пробки хранят в вертикальном положении или укладывают на панель из пенопласта.
В комплект для контроля цилиндрических резьб входят проходные (ПР) и непроходные (НЕ) предельные калибры.
Рабочие калибры - калибры для проверки правильности размеров резьбы в процессе ее изготовления.
Контрольные калибры (контркалибры) - калибры для контроля или регулирования (установки) размеров рабочих калибров.
Для контроля размеров внутренней резьбы применяют, так называемые, резьбовые калибр-пробки.

Износостойкость, работоспособность и надежность восстановленных деталей должны обеспечить отремонтированным машинам возможность полностью отработать установленные межремонтные сроки. В этой связи восстановленные детали не должны уступать по качеству новым изделиям, а в некоторых случаях должны превосходить их.

Основной задачей контроля качества является обеспечение высокой надежности отремонтированных объектов, сдаваемых в эксплуатацию.

Качество восстановления деталей оценивают степенью соответствия полученных физико-механических свойств и геометрических параметров объекта ремонта требованиям ремонтных чертежей или технических условий на восстановление детали.

Контроль качества восстановленных деталей осуществляется различными способами, которые делятся на разрушающие с выводом из строя изделия и неразрушающие. Преимущественно применяют неразрушающие способы контроля, однако для получения более надежной и достоверной информации восстановленные детали иногда целесообразно подвергать разрушению.

Основное внимание при контроле качества деталей, восстановленных слесарно-механическим способом, уделяется геометрическим размерам. Измерение размеров в зависимости от точности производится универсальными измерительными инструментами – штангенциркулем, микрометром и т. п.

Для определения механических свойств (прочности, пластичности и др.) и структуры металла сварного соединения одновременно с ремонтируемым изделием на тех же технологических режимах сваривают образцы-свидетели для механических и металлографических испытаний. При этом материал образцов должен соответствовать материалу ремонтируемой детали, а размеры и форма образцов должны быть изготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ.

У деталей, восстановленных наплавкой, в первую очередь контролируют твердость, цельность наплавленного металла (различного рода дефекты: трещины, непровары, раковины и т. п.) и толщину наплавленного металла. Твердость наплавленного слоя мелких деталей проверяется на прессах Роквелла и Бринелля, а у деталей больших размеров – приборами Польди и Виккерса. Проверка обычно проводится выборочно. Также рекомендуется проверять твердость первой наплавленной детали. Делают это с целью возможного корректирования режима наплавки.

Качество наплавленного слоя в первую очередь определяется внешним осмотром и простукиванием. Но в случае необходимости проводятся металлографические исследования, химический анализ и, например, электромагнитная дефектоскопия. Внешний осмотр, в том числе при помощи лупы с многократным увеличением, производится после очистки наплавленной поверхности. Проверка осуществляется на предмет обнаружения различного рода дефектов, таких как кратеры, трещины, прожоги, непровары, свищи и т. п.

Металлографические исследования выполняются для определения строения и структуры наплавленного металла, а также для обнаружения мельчайших пор, внутренних трещин, шлаковых включений и других дефектов. Одновременно определяется глубина зоны термического влияния.

К химическому анализу прибегают для определения содержания в наплавленном металле различных химических элементов: углерода, кремния, марганца, серы, фосфора, никеля и др. Для анализа используется стружка наплавленной детали в количестве 25…35 г и толщиной около 1 мм.

Об уровне остаточных напряжений в нанесенном слое металла в большинстве случаев судят по контролируемым параметрам режима наплавки, напыления и др. Однако следует отметить, что в настоящее время существуют различные методы определения остаточных напряжений, которые можно разделить на физические, химические и механические.

Физические методы в большинстве своем являются неразрушающими методами определения остаточных напряжений, например оптический, магнитный, ультразвуковой, электросопротивления и др. Из физических методов наибольшее распространение получил метод рентгенографирования. Этот способ основан на явлении дифракции рентгеновских лучей при облучении кристаллической решетки материала исследуемого образца. С помощью рентгеновского метода можно определить напряжения первого рода в тонком поверхностном слое материала без его разрушения, а также определить напряжения второго и третьего рода. Однако для получения эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое необходимо последовательно удалять металл с исследуемой поверхности и определять остаточные напряжения в каждом новом слое.

Химический метод определения остаточных напряжений (проба на растрескивание) относится к качественным методам и применяется для контроля достаточно редко.

Механические методы можно разделить на три основные группы: расчетные, экспериментальные неразрушающие и экспериментальные разрушающие. Расчетные методы основаны на знании механизма реализации того процесса обработки, после которого определяют остаточные напряжения. На базе этих знаний определяют аналитические зависимости образования и распространения напряжений от действия всевозможных факторов, обусловленных методом обработки. Используя эти зависимости, теоретически рассчитывают эпюру распределения остаточных напряжений. Недостатком расчетных методов является то, что любая математическая модель описывает реальный процесс с некоторой неточностью, которая обусловлена принятыми допущениями. А это порой существенно сказывается на погрешности вычисления остаточных напряжений.

Экспериментальные неразрушающие методы основаны на измерении деформаций деталей, которые произошли в результате действия остаточных напряжений, образованных в поверхностном слое в процессе обработки. По величине деформации определяют уровень остаточных напряжений в детали. Одним из недостатков этих методов является невозможность определения распределения остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя.

Для определения остаточных напряжений первого рода по глубине поверхностного слоя наибольшее распространение получил механический разрушающий метод, разработанный проф. Н.Н. Давиденковым. Этот метод основан на том, что при постепенном удалении с поверхности образца напряженных слоев он получает деформацию. Зная величину, направление деформации образца и толщину снятого слоя, по формулам рассчитывают остаточные напряжения.

Преимуществами механических методов являются простота определения остаточных напряжений, доступность, легкость изготовления образцов, широкий диапазон измеряемых параметров и сопоставимость результатов, полученных на различных установках.

Для определения остаточных напряжений в гальванических покрытиях в настоящее время часто используются разные модификации метода деформации катода, который относится к экспериментальным неразрушающим методам. Сущность метода заключается в том, что уровень остаточных напряжений определяют по величине деформации катодной пластинки, которая происходит при осаждении металла на неизолированной стороне пластинки. Деформацию катодной пластинки определяют в процессе электролиза, например, по шкале зрительной трубки, помещенной перед электролитической ячейкой. Деформация катода может происходить в обе стороны: при сжатии покрытия (при образовании остаточных напряжений растяжения) изгиб катодной пластинки происходит в сторону анода, при расширении покрытия – в противоположную сторону.

При измерении прочности сцепления покрытий с основным металлом применяют качественные и количественные методы контроля. На практике обычно используют качественные методы испытаний. Они не требуют особой подготовки образцов, но дают лишь более или менее относительные результаты. При этом результаты испытаний в значительной степени зависят от аккуратности и наблюдательности работника, проводящего их.

Качественные методы контроля прочности сцепления покрытий с основой (полирование, крацевание, изгиб, навивка, растяжение, нанесение сетки царапин, нагрев, опиловка, вдавливание и др.) основаны на различии физико-механических свойств металла покрытия и основного металла. Метод контроля выбирают в зависимости от вида покрытия с учетом свойств основного металла и металла покрытия, типа и назначения изделия. У деталей, которые после нанесения покрытия подвергают обработке с применением механических воздействий (шлифование, точение, полирование и т. п.), контроль прочности сцепления не проводят, так как эти способы обработки сами являются мероприятиями, контролирующими адгезионные свойства покрытий.

При исследовании прочности сцепления покрытия с основой методом сетки царапин (методом рисок) на поверхности контролируемого покрытия с помощью чертилки, твердость которой выше твердости покрытия, наносят четыре–шесть параллельных рисок глубиной до основного металла на расстоянии 2…3 мм одна от другой и столько же рисок, перпендикулярных первым. Риски наносят в одном направлении острием, установленным под углом 30 к поверхности. При этом возникают боковые силы, действующие на покрытие. При удовлетворительной прочности сцепления после нанесения сетки царапин не должно быть отслаивания покрытия в ячейках сетки. Этот метод применяют в основном для медных, никелевых, цинковых, кадмиевых и лакокрасочных покрытий толщиной не более 20 мкм.

Количественные методы определения прочности сцепления покрытий имеют преимущества по сравнению с качественными методами, так как дают абсолютные значения вместо относительных. Однако их применение в производственных условиях сдерживается трудностью изготовления специальных образцов и высокой стоимостью испытательного оборудования.

На практике среди количественных методов наибольшее распространение нашли методы Олларда (рис. 25), Жаке, штифтовой и клеевой пробы, метод среза и др. Все они основаны на определении силы, необходимой для отрыва покрытия от основы или срезания с неё. Прочность сцепления определяют отношением модуля отрывающей или срезающей силы к площади контакта их граничных поверхностей.

Рис. 25. Схемы определения прочности сцепления покрытий с основным металлом: а – методом Олларда; б – методом штифтовой пробы: 1 – покрытие; 2 – основной металл; 3 – матрица; 4 – штифт

Для оценки адгезионных свойств ионно-плазменных покрытий, обладающих высокой твердостью и анизотропией свойств, широко используется склерометрический метод.

Сущность метода заключается в определении площади сколов (рис. 26), которые образуются на поверхности детали при процарапывании покрытия ребром трехгранной пирамиды Берковича. Царапанье покрытия производится до обнажения подложки при нагрузках 0,2 и 0,5 Н на приборе, который называется склерометром.

Прочность сцепления определяют по коэффициенту адгезии, который рассчитывается по формуле

(6)

где SСК – площадь сколов; SЦ – площадь царапины.

Чем меньше площадь сколов, тем ближе коэффициент адгезии к 1, тем выше адгезионная прочность сцепления. С помощью коэффициента адгезии можно оптимизировать технологические параметры режима нанесения покрытия.

Рис. 26. Схема определения прочности сцепления покрытия с основным металлом склерометрическим методом: 1 – царапина; 2 – сколы

Для твердых покрытий, работающих в тяжелых условиях, весьма важными с точки зрения формирования эксплуатационных свойств являются характеристики вязкости и пластичности. При исследовании вязкости покрытий достаточно часто используют методику Палмквиста, которая заключается в определении длины микротрещин, возникающих в углах отпечатка при вдавливании в покрытие индентора на приборе Виккерса. Вязкость рассчитывают по формуле

(7)

где W – среднеарифметическое значение вязкости, полученное при разных нагрузках на индентор; Р – нагрузка; L_C – среднеарифметическое значение длин трещин в углах отпечатка.

Пластичность материала покрытия оценивают с помощью коэффициента пластичности k_ПЛ методом непрерывного вдавливания на приборе МТИ-2М. Прибор изготовлен на базе твердомера типа ПМТ

и позволяет автоматически регистрировать изменение свойств покрытия в диапазоне малых нагрузок (до 0,2 Н) по кинетической диаграмме вдавливания (рис. 27).

По этой диаграмме определяют коэффициент пластичности k_ПЛ как отношение площадей остаточного (SАВС) и упругопластического

(8)

Рис. 27. Кинетическая диаграмма вдавливания индентора при определении пластичности материала покрытия

В большинстве случаев пористость покрытий контролируют коррозионными методами. Они основаны на взаимодействии основного металла или подслоя с реагентом в местах сквозных пор с образованием хорошо видимых окрашенных соединений – продуктов химической реакции (коррозии). Полученные таким образом отпечатки пор подсчитывают, наблюдая их невооруженным глазом или с применением лупы. Среднее число пор на квадратном сантиметре поверхности вычисляется по формуле

(9)

где N – общее число пор на контролируемой поверхности; S – площадь контролируемой поверхности.

Согласно требованиям ГОСТ это число не должно превышать 3 на 1 см2.

Для контроля пористости медных, никелевых, хромовых, оловянных, свинцовых гальванических покрытий на деталях из стали применяют раствор следующего состава:

калий железосинеродистый – 3 г/дм3;
натрий хлористый – 10 г/дм3.

Коррозионные методы не годятся для контроля пористости износостойких хромовых покрытий, так как в них поры и каналы не являются сквозными и имеют большую извилистость и протяженность. Для контроля их пористости применяется метод контактных фотоотпечатков, сущность которого заключается в подсчете на фотобумаге количества отпечатков плато (горизонтальных площадок), по которым определяют пористость. На поверхность покрытия наносится паста следующего состава:

сернистый натрий (20…50%-ный раствор) – 15 см3;
тальк – 10 г;
глицерин – 2 капли.

Для получения на фотобумаге четких отпечатков пасту тщательно уплотняют в каналах и порах и полностью удаляют с плато. Получение отпечатков на фотобумаге основано на взаимодействии сернистого натрия и бромистого серебра бумаги с образованием сернистого серебра, имеющего черный цвет.

Проверку качества восстановленных изделий осуществляют как непосредственные исполнители ремонтных работ, так и инженеры отдела технического контроля.

Примечательно, что при решении некоторых технических вопросов, связанных с модернизацией объектов ремонта (например, частичное изменение конструкции отдельных узлов), непосредственное участие также принимают инженерно-технические работники отдела технического контроля. Это обстоятельство предъявляет особые требования к их квалификации. Поэтому штат отдела технического контроля, как правило, комплектуется из числа ремонтников, имеющих достаточную техническую подготовку и опыт ремонтных работ. По сравнению с работниками отдела технического контроля, занятых в основном производстве, работники отдела технического контроля по ремонту машин должны иметь более высокую квалификацию и более разностороннюю подготовку, поскольку круг объектов контроля и технических вопросов, с которым им приходится иметь дело, значительно шире и разнообразнее, чем у первых.

Читайте также: