Контроль скрытых дефектов. Методы контроля, выявляющие дефекты. Общие сведения и организация контроля

Для обеспечения надежной работы машин большое значение имеет периодический контроль их состояния при эксплуата­ционном обслуживании.

Для определения степени износа и обнаружения появив­шихся в процессе изготовления или эксплуатации дефектов деталей производятся различные технические измерения.

Дефект - это отдельное несоответствие того или иного из­делия или детали установленным требованиям. Дефекты бы­вают явными и скрытыми, критическими и некритическими. При наличии критического дефекта использование детали по назначению невозможно.

По происхождению дефекты бывают производственными и эксплуатационными.

К производственным дефектам относятся: усадочные раковины - полости, образующиеся при остывании металла; неметаллические включения, попадающие в металл извне; неравномерность химического состава металла в отливках; волосные трещины, образующиеся внутри толстого проката; закалочные трещины - разрывы металла в процессе закал­ки. Сюда же можно отнести трещины в зоне сварного шва; не­провары -отсутствие сплавления между основным и наплав­ленным металлом, а также между отдельными слоями при многослойной сварке.

К эксплуатационным дефектам относятся: трещины ус­талости -разрывы в детали вследствие длительного действия высоких переменных напряжений, которые возникают в мес­тах концентрации напряжений. Ширина раскрытия трещин усталости не превышает нескольких микрометров. К эксплуа­тационным дефектам также можно отнести:

Коррозионные поражения металла в результате химичес­кого и электрохимического воздействия, масштаб которых за­висит от агрессивности среды. Коррозия может быть сплош­ной, точечной,ячейковой;

Трещины ползучести, которые возникают в металлах по границам зерен при высоких температурах;

Термические трещины, возникающие при резкой смене температур, при недостаточной смазке и заеданиях поверхно­стей трущихся деталей;

Трещины-надрывы, возникающие при перегрузке дета­лей при работе в нерасчетном режиме.

Дефекты геометрии трубы могут быть как производствен­ными, так и эксплуатационными: вмятина; гофр - чередую­щиеся поперечные выпуклости и вогнутости стенки трубы, приводящие к излому оси трубы. Эрозия, вмятина в прокате, риска, расслоение, утонение стенки трубы.

Эксплуатация трубопровода при наличии опасных де­фектов допускается при введении ограничений на режимы перекачки.

Причинами дефектов и разрушения валов могут быть при­чины металлургического характера, когда имеются дефекты в заготовках: поверхностные и внутренние трещины, расслое­ния и разрывы вследствие механических и термических на­пряжений, возникающих при изготовлении прутков.

Наиболее опасными с точки зрения возникновения устало­стных трещин являются сечения, в которых изменяется диа­метр вала (галтельные переходы) и шпоночные пазы в местах посадки рабочего колеса на вал и под муфтой. Разрушение вала может произойти под рабочим колесом под действием цик­лических нагрузок. Местом зарождения трещин являются шпоночные канавки, где условия работы материала наибо­лее тяжелые.

Кроме перечисленных дефектов существуют следующие отклонения формы отдельных деталей от проектной: овальность, конусность, бочкообразность, изогнутость, неплоскостность. Существуют также отклонения относительного распо­ложения отдельных деталей в собранном узле: перекос осей и непараллельность, торцевое биение, несоосность, радиальное биение, несимметричность.

Объективная информация о техническом состоянии меха­низмов получается с помощью средств технической диагнос­тики-информационно-измерительного комплекса, позволя­ющего анализировать и накапливать информацию. В основу количественной оценки технического состояния положен ди­агностический параметр. В качестве параметров могут исполь­зоваться: мощность навалу; давление; температура; парамет­ры вибрации и т. д.

При диагностировании оборудования и трубопроводов ис­пользуют следующие важные понятия.

Работоспособность - состояние механизма или иного объекта, при котором он способен выполнять свои функции.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работос­пособности механизма или иного объекта (понятие вероятно­стное).

Неисправность - состояние объекта, при котором он не соответствует одному из требований техдокументации.

Безотказность -свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени (вре­мени наработки).

Долговечность - свойство механизма сохранять работос­пособность до наступления предельного состояния при установ­ленной системе технического обслуживания и ремонта (ТОР).

Срок службы - это все календарное время эксплуатации оборудования (например, насоса) до предельного износа.

Надежность - это свойство объекта выполнять заданные функции. Это главный качественный показатель объекта. Ос­новной показатель надежности - вероятность безотказной работы, которую называют функцией надежности.

В разные периоды эксплуатации насосов частота (ин­тенсивность) отказов разная (рис.1). Здесь три периода: I - приработки; II - нормальной эксплуатации; III - старения.

Природа высокой интенсивности отказов (период!) заклю­чается в неидеальности изготовления деталей и незамеченных дефектах.

Рис.1.Типичный график интенсивности отказов механизмов в процессе эксплуатации

Период внезапных отказов II неустраним, их интенсивность невелика до тех пор, пока износ деталей не достигает некото­рой величины - после чего наступает период старения III.

Для оценки параметров надежности насоса необходимо выбрать элемент, лимитирующий надежность. Для насосов такими элементами являются торцовые уплотнения (средняя наработка 3500 ч), щелевые уплотнения (6300 ч), подшипни­ки (12000 ч), валы (60000 ч). Главный резерв повышения па­раметров надежности насоса-повышение качества торцовых уплотнений.

Межремонтный ресурс насосного оборудования колеблет­ся в пределах 4000-8000 ч. Около 30% всех отказов падают на торцовые уплотнения валов, 15%--на подшипники, 9% - на маслосистему. Повышенная вибрация вызывает до 10% отказов. По вине персонала - до 12%.

Основной причиной снижения КПД насосов (до 3%) явля­ется износ щелевого уплотнения и рост перетока нефти из по­лости нагнетания во всасывающий патрубок.

Пагубно на состоянии насосов сказывается вибрация, при которых детали испытывают знакопеременные нагрузки и быстро разрушаются. В первую очередь разрушаются подшип­ники и соединительные муфты. Вибрация ослабляет крепле­ние узлов к фундаменту и узлов между собой.

Не существует машин с идеальным качеством изготовле­ния, поэтому невозможно ликвидировать все процессы, вызывающие вибрацию насосов. Центр масс ротора никогда не со­впадает с осью вращения вала. Сила механического дебалан­са является основным источником появления вынужденных гармоник вибрации роторных машин. Рост амплитуд отдель­ных гармоник вибрации используется в качестве диагности­ческого признака наличия дефектов. В 90% случаев аварий­ной остановки насоса этому предшествует резкое увеличение амплитуды вибраций.

Диагностический метод эксплуатации оборудования сво­дится к сопоставлению диагностического параметра с допус­тимым значением. Вибрационная диагностика основана на использовании среднеквадратичного значения виброскорос­ти (мм/с), например, крышки или корпуса подшипника.

Неразрушающий контроль (НК) позволяет обнаружить дефекты и проверить качество деталей без нарушения их пригодности к использованию по назначению. Перечислим несколько существующих методов неразрушающего конт­роля.

Визуально-оптический метод позволяет выявить относи­тельно крупные трещины, механические повреждения, оста­точную деформацию.

Капиллярный метод основан на увеличении контраста между дефектами и бездефектным материалом с помощью спе­циальных проникающих жидкостей.

Ультразвуковой контроль позволяет определить коорди­наты и площадь дефекта. Шуп должен плотно прилегать к по­верхности изделия.

Магнитная дефектоскопия основана на том, что дефекты изделий вызывают искажения магнитного поля, наведенного в изделии.

Гамма-дефектоскопия позволяет выявить скрытые дефек­ты с помощью портативных и маневренных приборов.

Важнейшими характеристиками методов неразрушающе­го контроля являются чувствительность и производитель­ность. Чувствительность определяется наименьшими разме­рами выявляемого дефекта. Вышеперечисленные методы по­зволяют обнаружить трещины раскрытием более 0,001 мм.

Гаммаграфический метод фиксирует трещины, глубина кото­рых составляет 5% от толщины детали.

Неразрушающий контроль валов насосов и электродвига­телей проводится с применением визуального, ультразвуково­го и магнитопорошкового методов при входном контроле, так и при эксплуатации и ремонте. При этом выявляются поверх­ностные и внутренние трещиноподобные дефекты, раковины и другие нарушения сплошности материала. НК проводится через каждые 10-16 тыс. ч наработки вала в зависимости от мощности и количества пусков насоса.

При выполнении послестроительной дефектоскопии про­изводится проверка:

Внутренней геометрии труб и состояние стенок после ук­ладки и засыпки трубопровода;

Сплошности изоляционного покрытия после его засыпки методом катодной поляризации.

Внутренняя геометрия (вмятины и изгибы) проверяется пропуском калибровочного устройства (снаряда-профилемера) в потоке воды или воздуха. Пропуск осуществляется по техно­логии пропуска очистного устройства.

Внутритрубная дефектоскопия проводится с целью обна­ружения трещин и других дефектов в стенках труб и сварных соединениях. Она проводится в потоке воздуха, природного газа или воды. Режим работы компрессорной или насосной станции должен быть согласован со скоростью перемещения снаряда (обычно используется скорость около 1,0 м/с). Приуве- личении скорости дефектоскопа он дает искаженные данные.

Обнаружение дефектов тела трубы осуществляется внутритрубной инспекцией с помощью снарядов-профилемеров и снарядов-дефектоскопов. Обобщенно их называю внутритрубными инспекционными снарядами (ВИС).

ВИС - это интеллектуальные инспекционные поршни, имеющие стальной корпус и полиуретановые диски. Внутри-трубные инспекционные снаряды имеют опорные ролики и средства обнаружения типа «трансмиттер». Известны случаи преодоления поршнями расстояний свыше 850 км без установ­ки промежуточных камер пуска-приема.

Снаряд-профилемер - это электронно-механический сна­ряд, оснащенный рычажными датчиками, которые измеряют проходное сечение, положение сварных швов, овальностей, вмятин и гофров. Искривление оси трубопровода фиксирует­ся индикатором поворота по взаимному положению осей двух секций профилемера. Пройденное снарядом расстояние опре­деляется с помощью измерительных колес. Привязка обнару­женных дефектов к определенным сечениям трассы осуществ­ляется с помощью специальных маркеров.

Для внутренней дефектоскопии применяются ультразву­ковые и магнитные снаряды-дефектоскопы (табл. 1). Ком­пьютеризированное диагностическое устройство использу­ет метод регистрации отраженных импульсных ультразву­ковых сигналов от внутренней и внешней поверхностей трубы. При этом датчик погружен в поток нефти. Толщина стенки определяется по времени запаздывания второго сиг­нала. Кроме того, сигнал отражается от несплошностей в металле трубы.

Таблица 1. Технические характеристики магнитных снарядов-дефектоскопов при диаметре трубопровода 1220 мм.

Для более полного обследования необходимо комплексное диагностирование, основанное на различных физических яв­лениях, потому что внутритрубные измерительные снаряды не выявляют напряженное состояние трубы.

С технической точки зрения техническая диагностика тру­бопроводов включает в себя следующие действия:

Обнаружение дефектов на трубопроводе;

Проверку изменения проектного положения трубопрово­да, его деформаций и напряженного состояния;

Оценку коррозионного состояния и защищенности трубо­проводов от коррозии;

Контроль технологических параметров транспорта про­дукта;

Интегральную оценку работоспособности трубопроводов, прогнозирование сроков службы и остаточного ресурса трубо­провода.

Система комплексной диагностики линейной части трубо­проводов базируется на использовании следующих методов контроля:

Статистических методов оценки эксплуатационных свойств элементов антикоррозийной защиты и интенсивности отказов;

Диагностики состояния металла труб с помощью внутритрубных инспекционных приборов, а также металлографичес­ких методов оценки;

Диагностики электрохимической и биологической актив­ности среды на потенциально опасных участках трассы;

Контрольной шурфовки и периодических гидравлических переиспытаний потенциально опасных участков трубопровода.

Выбор интервала времени между измерениями диагности­ческого параметра зависит от его чувствительности к измене­нию состояния объекта и от степени развития дефекта. Так процесс разрушения подшипника качения от начала появле­ния дефекта занимает 2-3 месяца.

Дополнительный дефектоскопический контроль включает идентификацию дефекта, обнаруженного инспекционным снарядом. Идентификация дефекта заключается в определе­нии типа, границ и размеров дефекта. Контроль проводится персоналом, прошедшим обучение и аттестацию по методам неразрушающего контроля.

Характерные дефекты деталей

В результате дефектации и сортировки, которые проводят после мойки и очистки соединений от загрязнений, деталь может быть отнесена:

1)К годным деталям – если все размеры соответствуют техническим условиям и требованиям

2)К негодным – если имеется неисправный дефект

3)Если детали имеются дефекты подлежащие восстановлению

Характерные дефекты деталей

Наиболее распространенными дефектами деталей возникающие при эксплуатации авто являются:

1)Изменение размеров и формы базовых поверхностей, нарушение точности взаимного расположения базовых поверхностей.

2)Механические повреждения.

3)Коррозионные повреждения.

4)Изменения физико – механических свойств материала детали.

Изменение размеров и формы базовых поверхностей происходит в результате их изнашивания причем неравномерного, отсюда появляются различные геометрические погрешности. Например, при овальности гильзы служит неравномерное давление поршня на ее стенки в период рабочего хода. В плоскости качения шатуна давление поршня на стенки цилиндра значительно больше, чем вдоль оси цилиндра, по этому и износ в этой плоскости выше.

Деформация блока цилиндров в процессе эксплуатации вызывает дефекты:

1)Не соосность отверстий в опорах под колен валом

2)Не параллельность этих отверстий и осей отверстий

3)Не параллельность осей отверстий в посадочных коленах под гильзы цилиндров, относительно оси колен вала.

При дефектации и сортировки деталей необходимо выявить и отметить все дефекты и занести их в журнал, иначе часть дефектов не будет устранена в процессе эксплуатации. Механические повреждения в деталях проявляются в виде трещин, пробоев, изломов и деформаций. Трещины возникают в том случае, если напряжение превышает предел прочности или выносливости материала детали (в деталях работающих под ударной нагрузке). Коррозионные повреждения – химическо, электро химического взаимодействия Me с коррозионной средой. Изменение физико – механических свойств материала, в процессе эксплуатации авто связано со следующими возможными причинами:

1)Нагрев Ме в процессе работы до t превышающей допустимую для данной детали

2)Ухудшение упругих свойств материала детали в следствии нарастания усталостных явлений

3)Износ поверхностного слоя детали.

В результате дефектации и сортировки, которую проводят контролёры после мойки и чистки от загрязнений, деталь может быть отнесена: - к годным (если все размеры соотв. техн. условиям и требованиям); - к негодным (если имеется неисправимый дефект); - к требующим восстановления (если у детали имеются дефекты, подлежащие восстановлению). Наиболее распространёнными дефектами деталей являются: 1) изменение форм и размеров базовых поверхностей; 2) нарушение точности и расположения базовых пов-тей; 3) механические повреждения; 4) коррозионные повреждения; 5) изменение физ-механ. свойств материалов. Изменение размеров и формы базовых поверхностей происходит в результате изнашивания, причём неравномерного. Отсюда появляются различные геометрические поверхности, такие как овальность и конусность. Например, причиной появления овальности гильзы служит неравномерное давление поршня на её стенки в период рабочего хода. Нарушение точности взаимного расположения базовых поверхностей может быть вызвано нарушением условий эксплуатации, влиянием остаточных внутренних напряжений. Механические повреждения появляются в виде трещин, пробоев, изломов и деформаций. Коррозионные повреждения являются следствием технического и механического взаимодействия металла с окружающей средой.

При контроле деталей очень важно проверять их на наличие скрытых дефектов (поверхностных и внутренних трещин). Этот контроль особенно необходим для деталей, от которых зависит безопасность движения автомобиля.

Существует большое количество различных методов обнаружения скрытых дефектов на деталях. В авторемонтном производстве нашли применение следующие методы: опрессовки, красок, люминесцентный, намагничивания, ультразвуковой.

Метод опрессовки применяют для обнаружения скрытых дефектов в полых деталях. Опрессовку деталей производят водой (гидравлический метод) и сжатым воздухом (пневматический метод).

Метод гидравлического испытания применяют для выявления трещин в корпусных деталях (блок и головка цилиндров). Испытание производится на специальных стендах, которые обеспечивают герметизацию всех отверстий в контролируемых деталях. При испытании полость детали заполняют горячей водой под давлением 0,3.. .0,4 МПа. О наличии трещин судят по подтеканию воды.

Метод пневматического испытания применяют при контроле на герметичность таких деталей, как радиаторы, баки, трубопроводы и др. Полость детали в этом случае заполняют сжатым воздухом под давлением, соответствующим техническим условиям на испытание, и затем погружают в ванну с водой. Выходящие из трещины пузырьки воздуха укажут место нахождения дефектов.

Метод красок основан на свойстве жидких красок к взаимной диффузии. При этом методе на контролируемую поверхность детали, предварительно обезжиренную в растворителе, наносят красную краску, разведенную керосином. Краска проникает в трещины. Затем красную краску смывают растворителем, и поверхность детали покрывают белой краской. Через несколько секунд на белом фоне проявляющей краски появляется рисунок трещины, увеличенной по ширине в несколько раз. Этот метод позволяет обнаруживать трещины, ширина которых не менее 20 мкм.

Люминесцентный метод основан на свойстве некоторых веществ светиться при облучении их ультрафиолетовыми лучами. При контроле деталей этим методом ее сначала погружают в ванну с флюоресцирующей жидкостью, в качестве которой применяют смесь из 50% керосина, 25% бензина и 25% трансформаторного масла с добавкой флюоресцирующего красителя (дефектоля) или эмульгатора ОП-7 в количестве 3 кг на 1 м3 смеси. Затем деталь промывают водой, просушивают струей теплого воздуха и припудривают порошком силикагеля. Силикагель вытягивает флюоресцирующую жидкость из трещины на поверхность детали. При облучении детали ультрафиолетовыми лучами порошок силикагеля, пропитанный флюоресцирующей жидкостью, будет ярко светиться, обнаруживая границы трещины. Люминесцентные дефектоскопы применяют при обнаружении трещин шириной более 10 мкм в деталях, изготовленных из немагнитных материалов.

Метод магнитной дефектоскопии нашел наиболее широкое применение при контроле скрытых дефектов в автомобильных деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Для обнаружения дефектов этим методом деталь сначала намагничивают. Магнитные силовые линии, проходя через деталь и встречая на своем пути дефект (например, трещину), огибают его как препятствие с малой магнитной проницаемостью. При этом над дефектом образуется поле рассеивания магнитных силовых линий, а на краях трещины -- магнитные полюсы.

Для того чтобы обнаружить неоднородность магнитного поля, деталь поливают суспензией, состоящей из 50%-ного раствора керосина и трансформаторного масла, в котором во взвешенном состоянии находится мельчайший магнитный порошок (окись железа -- магнетит). При этом магнитный порошок будет притягиваться краями трещины и четко обрисует ее границы.

Намагничивание деталей производят на магнитных дефектоскопах, которые различают по способу намагничивания. Для выявления в деталях продольных трещин применяют дефектоскопы циркулярного намагничивания, а для поперечных -- дефектоскопы продольного намагничивания внешним полем. Для обнаружения трещин любого направления используют дефектоскопы комбинированного намагничивания. В дефектоскопах циркулярного намагничивания магнитное поле создается за счет прохождения через деталь переменного тока большой силы (до 1000...4000 А).

В дефектоскопах продольного намагничивания магнитное поле создается за счет помещения детали в соленоид, питаемый постоянным или переменным током.

Дефектоскопы комбинированного намагничивания являются универсальными, так как они совмещают в себе принципы циркулярного и продольного намагничиваний и, следовательно, позволяют обнаружить трещины любых направлений.

К числу дефектоскопов комбинированного намагничивания относятся дефектоскопы М-217 и УМД-9000, выпускаемые нашей промышленностью. Дефектоскоп М-217 рассчитан на контроль деталей диаметром до 90 мм и длиной 900 мм при максимальной силе тока циркулярного намагничивания до 4500 А. Универсальный магнитный дефектоскоп УМД-9000 применяется при контроле более крупных деталей, так как он обеспечивает ток циркулярного намагничивания до 10 000 А.

После контроля на магнитных дефектоскопах детали необходимо размагнитить. Это достигается при переменном токе путем медленного вывода детали из соленоида, а при постоянном -- за счет изменения полярности при постепенном уменьшении силы тока.

Метод магнитной дефектоскопии обладает высокой производительностью и позволяет обнаруживать трещины шириной до 1 мкм.

Ультразвуковой метод обнаружения скрытых дефектов основан на свойстве ультразвука проходить через металлические изделия и отражаться от границы двух сред, в том числе и от дефекта.

В зависимости от способа приема сигнала от дефекта различают два метода ультразвуковой дефектоскопии: просвечивания и импульсный.

Метод просвечивания основан на появлении звуковой тени за дефектом. В этом случае излучатель ультразвуковых колебаний находится по одну сторону от дефекта, а приемник - по другую

Если в детали имеется дефект, то ультразвуковые колебания отразятся от дефекта, и на экране трубки появится промежуточный всплеск.

Путем сопоставления расстояний между импульсами на экране электронно-лучевой трубки и размеров детали можно определить не только местонахождение дефекта, но и глубину его залегания.

Метод ультразвуковой дефектоскопии обладает очень высокой чувствительностью и применяется при обнаружении внутренних дефектов в деталях (трещин, раковин, шлаковых включений и т. п.).

В авторемонтном производстве нашли применение ультразвуковые дефектоскопы ДУК-66ПМ, УД-10УА. Дефектоскоп УД-10УА работает на частотах 0,8 МГц. Максимальная глубина прозвучивания для стальных деталей 2,6 м, а минимальная 7 мм.

Контроль размеров и формы рабочих поверхностей деталей. Наибольшее внимание при контроле и сортировке деталей уделяется определению геометрических размеров и формы их рабочих поверхностей. Контроль деталей по этим параметрам позволяет оценить величину их износа и решить вопрос о возможности их дальнейшего использования. При контроле размеров деталей в авторемонтном производстве используют как универсальный измерительный инструмент, так и пневматические методы контроля.

К универсальному измерительному инструменту относятся: микрометры, штангенциркули, индикаторные нутромеры, микрометрические штихмасы и др.

Широкое применение получил также пневматический метод контроля размеров деталей. Этот метод измерения бесконтактный, поэтому точность измерения не зависит от износа инструмента. Пневматический метод используется при измерении наружных и внутренних размеров.

Погрешности в геометрической форме деталей определяют путём их измерения в нескольких направлениях в поперечном сечении и нескольких поясах по длине. Сопоставляя эти замеры, находят овальность, конусность, бочкообразность и другие отклонения от правильной геометрической формы.

Наряду с контролем размеров и геометрической формы деталей весьма важно установить и наличие в них скрытых дефектов в виде различного рода поверхностных и внутренних трещин. Последнее особенно необходимо в отношении ответственных деталей, связанных с безопасностью движения автомобиля.

Контроль скрытых дефектов может производиться различными методами: гидравлическим давлением (опрессовка), магнитной, люминесцентной (флуоресцентной) и ультразвуковой дефектоскопиями. Контроль рентгеновскими лучами не нашел распространения в авторемонтном производстве. Все указанные методы позволяют обнаруживать скрытые дефекты в деталях без нарушения целостности последних.

Метод дефектоскопии, основанный на гидравлическом давлении (опрессовка), применяется для выявления трещин в корпусных деталях преимущественно в блоках и головках цилиндров. Для этой цели используются специальные стенды.

Наружные отверстия детали, подлежащей испытанию, закрываются крышками и заглушками. Рубашку блока или внутреннюю полость головки заполняют водой под давлением 0,3...0,4 МПа. По постоянству величины давления и наличию течи судят о герметичности стенок рубашки блока цилиндров или стенок головки.

Магнитный метод. Условиям авторемонтного производства наиболее отвечает магнитный метод, отличающийся достаточно высокой точностью, кратковременностью и простотой аппаратуры. Сущность метода заключается в следующем. Если через контролируемую деталь пропустить магнитный поток, то при наличии в детали трещин магнитная проницаемость будет неодинаковой, вследствие чего произойдет изменение величины и направления магнитного потока. На рег истрации последнего и основаны методы магнитной дефектоскопии.

Среди различных способов регистрации магнитного потока наибольшее распространение получил метод магнитного порошка, позволяющий производить контроль деталей различной конфигурации и размеров. При этом методе на контролируемую деталь после ее намагничивания или в присутствии намагничивающего поля наносится ферромагнитный ггорошок, обычно прокаленная окись железа (крокус). Частицы магнитного порошка в виде жилок оседают в местах рассеяния магнитных силовых линий, указывая на место расположения дефекта, который легко обнаружить при осмотре детали.

Намагничивание детали может производиться либо в поле электромагнита, либо путем пропускания через деталь постоянного или переменного тока большой силы (циркулярное намаг ничивание). Для создания достаточного магнитного поля требуется большой силы ток, доходящий до 2000...3000 А в зависимости от поперечного сечения контролируемой детали.

При контроле деталей со сквозным отверстием, например пружин, различных втулок, подшипников качения и других, ток пропускают через медный стержень, вставляемый в отверстие детали.

После контроля деталь необходимо очистить промывкой в чистом трансформаторном масле и размагнитить. Для размагничивания деталь вводят внутрь катушки большого соленоида, питаемого от сети переменного тока. Деталь при этом теряет остаточный магнетизм.

Для контроля коленчатых валов, поступающих на восстановление наплавкой под флюсом, применяется магнитоэлектрический дефектоскоп МЭД-2 конструкции НИИАТ. Дефектоскоп рассчитан на контроль деталей диаметром 90 мм и длиной до 900 мм. Контроль коленчатого вала осуществляется циркулярным намагничиванием одновременно всех шести шатунных шеек. Продолжительность контроля одного вала составляет в среднем 1,5-2 мин. Максимальный ток при намагничивании 4500 А.

Методом магнитной дефектоскопии можно контролировать лишь детали из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Для контроля деталей из цветных металлов и инструмента с пластинами из твердых сплавов необходимы другие методы. К числу этих методов относится люминесцентный (флуоресцентный ) метод.

Сущность метода люминесцентной дефектоскопии состоит в следующем. Очищенные и обезжиренные детали, подлежащие контролю, погружают в ванну с флуоресцирующей жидкостью на 10-15 мин или наносят флуоресцирующую жидкость кисточкой и оставляют на 10-15 мин.

В качестве флуоресцирующей жидкости применяется следующая смесь: светлого трансформаторного масла 0,25 л, керосина 0,5 л и бензина 0,25 л. К указанной смеси добавляется в количестве 0,25 г краситель дефектоль зелено-золотистого цвета в виде порошка, после чего смесь выдерживают до полного растворения. При освещении ультрафиолетовыми лучами полученный раствор дает яркое свечение желто-зеленого цвета.

Нанесенная на поверхность детали флуоресцирующая жидкость, обладая хорошей смачиваемостью, проникает в имеющиеся трещины и там задерживается. Флуоресцирующий раствор в течение нескольких секунд удаляют с поверхности детали струей холодной воды под давлением примерно 0,2 МПа, а затем деталь просушивают подогретым сжатым воздухом.

Для лучшего выявления трещин поверхность просушенной детали припудривают мелким сухим порошком силикагеля (SiCb) и выдерживают на воздухе в течение 5-30 мин. Излишек порошка удаляют стряхиванием или обдуванием. Порошок, пропитанный раствором, оседает на трещинах и при облучении фильтрованным ультрафиолетовым светом позволяет обнаруживать трещины по яркому зелено-желтому свечению. Контроль деталей можно производить через 1-2 мин после припудривания. Однако микроскопические трещины надежнее обнаруживаются через 10-15 мин после припудривания. Источником ультрафиолетового света служат ртутно-кварцевые лампы.

Ультразвуковой метод. Ультразвуковая дефектоскопия основана на явлении распространения в металле ультразвуковых колебаний и отражения их от дефектов, нарушающих сплошность металла (трещины, раковины и пр.). Контроль деталей ультразвуковым методом можно осуществлять двумя способами: теневым и импульсным эхом, иначе называемым способом отражающего эха.

При теневом методе обнаружение дефектов производится вводом ультразвука в деталь, помещенную между излучателем и приемником. При наличии дефекта ультразвуковые волны, посланные излучателем, отразятся от дефекта и не попадут на приемную пьезоэлектрическую пластинку, благодаря чему за дефектом образуется звуковая тень. На приемной пластинке пьезоэлектрических зарядов не возникает и на регистрирующем приборе не будет показаний, что указывает на наличие дефекта.

Наибольшее распространение получили дефектоскопы, работающие на принципе отражения ультразвуковых волн. Типовая схема такого дефектоскопа показана на рис. 10.9. Импульсный генератор 6 возбуждает пьезоэлектрический излучатель (щуп) 3. При контакте между щупом и контролируемой деталью 1 излучатель посылает в металл ультразвуковые колебания в виде коротких импульсов длительностью 0,5... 10 мкс, разделенные паузами с длительностью 1...5 мкс. При достижении противоположной стороны детали (дна) импульсы отражаются от нее и возвращаются к приемному щупу 2. При наличии дефекта 8 в детали посланные импульсы ультразвука отражаются ранее, чем достигнут противоположной стороны детали. Отраженные импульсы вызывают механические колебания в приемном щупе, благодаря которым в пьезощупе появятся электрические сигналы. Полученные электрические сигналы поступают в усилитель 4 ив виде усиленного импульса на электронно-лучевую трубку 5. Одновременно с пуском генератора импульсов 6 включается генсратор развертки 7, который служит для получения временной горизонтальной развертки луча на экране трубки. При работе генератора на экране [рубки 5 возникает первый (начальный) импульс в виде вертикального ника. При наличии в детали скрытого дефекта на экране появится импульс, отраженный от дефекта. Второй импульс располагается на экране трубки на определенном расстоянии 1 от первого (рис. 10.9). В конце развертки луча появится импульс донного сигнала на расстоянии /2 от первого импульса. Расстояние 1 соответствует глубине залегания дефекта, а расстояние /2 - толщине изделия. Для создания звукового контакта поверхность соприкосновения щупа с деталью смазывают тонким слоем вязкой смазки - трансформаторного масла или вазелина.

Рис. 10.9.

Для авторемонтного производства может быть рекомендован усовершенствованный ультразвуковой дефектоскоп УЗД-7Н. Дефектоскоп работает на частотах 0,8 и 25 МГц и снабжен глубиномером (эталоном времени) для определения глубины расположения дефекта. Максимальная глубина ирозвучивания для стали 2600 мм при плоских щупах и 1300 мм при призматических. Минимальная глубина ирозвучивания для стали при плоских щупах и частоте 2,8 МГц - 7 мм и частоте 0,8 МГц - 22 мм. Дефектоскопом УЗД-7Н можно контролировать детали как импульсным, так и теневым методами. Для этого работа дефектоскопа может вестись по однощуповой и двухщуповой схеме. Ультразвуковой контроль обладает высокой чувствительностью к выявлению скрытых дефектов.

В АРП нашли применение следующие методы обнаружения скрытых дефектов на деталях: красок, лаков, люминесцентный, намагничивание, ультразвуковой.

Метод опрессовки применяется для обнаружения дефектов в полых деталях. Опрессовку деталей ведут водой (гидравлический метод) и сжатым воздухом (пневматический метод).

а) Метод гидравлический применяется для выявления трещин в корпусных деталях (блок и головка цилиндров). Испытания ведут на спец. cтенде, который обеспечивает полную герметизацию детали, которую заполняют горячей водой под давлением 0,3-0,4 МПа. О наличии трещин судят по подтеканию воды.

б) Пневматический метод применяют для радиаторов, баков, трубопроводов и др. деталей. Полость детали заполняют сжатым воздухом под давлением и затем погружают в воду. О месте трещин судят по выходящим пузырькам воздуха.

Метод красок основан на свойствах жидких красок к взаимной диффузии. На обезжиренную поверхность детали наносят красную краску, разведенную керосином. Затем краску смывают растворителем и наносят слой белой краски. Через несколько секунд на белом фоне появляется рисунок трещины, увеличенный по ширине в несколько раз. Можно обнаружить трещины шириной 20 мкм.

Люминесцентный метод основан на свойстве некоторых веществ светиться при облучении их ультрафиолетовыми лучами. Деталь сначала погружают в ванну с флуоресцирующей жидкостью (смесью 50% керосина 25% бензина, 25% трансформаторного масла с добавкой флуоресцирующего красителя). Затем деталь промывают водой, просушивают теплым воздухом и припудривают порошком силикагеля, который вытягивает флуоресцирующую жидкость из трещины на поверхность детали. При облучении детали ультрафиолетовыми лучами границы трещины будут обнаружены свечением. Люминесцентные дефектоскопы применяют для обнаружения трещин более 10 мкм в деталях, изготовленных из немагнитных материалов.

Метод магнитной дефектоскопии широко применяется при обнаружении скрытых дефектов в автомобильных деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Деталь сначала намагничивают, затем поливают суспензией, состоящей из 5% трансформаторного масла и керосина и мельчайшего порошка окиси железа. Магнитный порошок четко обрисует границы трещины, т.к. на краях трещины образуются магнитные полосы. Метод магнитной дефектоскопии обладает высокой производительностью и позволяет обнаруживать трещины шириной до 1 мкм.

Ультразвуковой метод основан на свойстве ультразвука проходить через металлические изделия и отражаться от границы двух сред, в том числе и от дефекта. Различают 2 метода ультразвуковой дефектоскопии: просвечивания и импульсионный.

Метод просвечивания основан на появлении звуковой тени за дефектом, при этом излучатель ультразвуковых колебаний располагается по одну сторону от дефекта, а приемник - по другую.

Импульсный метод основан на том, что ультразвуковые колебания отразившись от противоположной стороны детали, возвратятся обратно и на экране будет 2 всплеска. Если в детали есть дефект, то ультразвуковые колебания отразятся от него и на экране трубки проявится промежуточный всплеск.