Контроль заготовок

Опережающее развитие машиностроительного комплекса вызывает необходимость повышения действенности системы технического контроля в заготовительном производстве.

Основные задачи технического контроля:

• выявление причины отклонения качества заготовок от заданного и нарушений технологического процесса;
• разработка мероприятий по повышению качества продукции;
• установление соответствия режимов и последовательности выполнения технологических операций, предусмотренных технической документацией;
• установление соответствия качества материалов, требуемых для производства заготовок.

Все это предопределяет многообразие способов, приемов и методов контроля. Совокупность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом контроля по правилам, установленным соответствующей документацией, согласно ГОСТ 16504–74 называется системой технического контроля (СТК). В машиностроении технический контроль подразделяется на виды в зависимости от предъявляемых к нему требований.

По обязательности проведения различают текущий и профилактический контроль.

1. Классификация средств неразрушающего контроля (СНК)

К средствам неразрушающего контроля принято относить контрольно-измерительную аппаратуру, в которой используются проникающие поля, излучения и вещества для получения информации о качестве исследуемых материалов и объектов.

В отечественной практике современный подход к классификации методов неразрушающего контроля (НК) отражен в ГОСТ 18353–73, в соответствии с которым всем методам НК присваивается строго определенный код. Структура кода состоит из шести разрядов, каждый из которых обозначается двумя цифрами.

ГОСТ различает десять основных видов НК (табл. 1). Внутри каждого основного вида методы НК разделяют по характеру используемых физических полей, излучений и веществ, их взаимодействию с контролируемым объектом, первичным информативным параметром, а также по способу индикации и представления информации о результатах контроля.

Таблица 1

Классификация методов НК

Классификация аппаратуры для НК производится на основе единого общероссийского классификатора промышленной и сельскохозяйственной продукции.

В высших классификационных группировках этого классификатора все СНК разделены на семь основных групп, причем оптические и тепловые приборы отнесены к одной группе.

По техническому исполнению средства контроля можно разделить на три класса:

1. автономные приборы для контроля одной или нескольких взаимосвязанных качественных характеристик;
2. комплексные системы и автоматические линии, предназначенные для контроля ряда основных параметров, характеризующих качество объекта;
3. системы НК для автоматического управления технологическими процессами по качественным признакам.

По видам контролируемых параметров СНК разделяются:

• на дефектоскопы, т. е. приборы и установки, предназначенные для обнаружения дефектов типа нарушений сплошности (трещины, раковины, расслоения и т. п.);
• приборы для измерения физико-механических и физико-химических характеристик (электрических, магнитных и структурных параметров, отклонений от заданного химического состава, измерения твердости, пластичности, коэрцитивной силы, контроля качества упрочненных слоев, содержания и распределения ферритной фазы и т. п.);

• приборы технической диагностики для предсказания возникновения различного ряда дефектов (нарушения сплошности, изменение размеров и физико-механических свойств объекта на период его эксплуатации).

2. Дефекты отливок и причины их возникновения

Дефекты отливок по внешним признакам подразделяют на наружные (песчаные раковины, перекос, недолив); внутренние (усадочные и газовые раковины, трещины горячие и холодные и др.).

Песчаные раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки, которые возникают из-за низкой прочности формы и стержней, слабого уплотнения формы, недостаточного крепления выступающих частей формы и прочих причин.

Перекос – смещение одной части отливки относительно другой, возникающее в результате небрежной сборки формы, износа центрирующих штырей, несоответствия знаковых частей стержня на модели и в стержневом ящике, неправильной установки стержня в форму и другие отливки.

Недолив – некоторые части отливки остаются незаполненными в связи с низкой температурой заливки, недостаточной жидкотекучестью, недостаточным сечением элементов литниковой системы, неправильной конструкцией отливки.

Усадочные раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки с шероховатой поверхностью и грубокристаллическим строением.

Газовые раковины – открытые или закрытые пустоты в теле отливки с чистой и гладкой поверхностью, которые возникают из-за недостаточной газопроницаемости формы и стержней, повышенной влажности формовочных смесей и стержней, насыщенности расплавленного металла газами и др.

Трещины горячие и холодные – разрывы в теле отливки, возникающие при заливке чрезмерно перегретым металлом, из-за неправильной конструкции литниковой системы и прибылей, неправильной конструкции отливки, повышенной неравномерной усадки, низкой податливости форм и стержней.

3. Дефекты поковок и причины их возникновения

К числу возможных дефектов металлов, обработанных давлением, относятся температурные или термические напряжения, мелкие внутренние трещины, большой угар, хрупкость заготовки, пережог, разрывы, чернота и неточная фигура.

Температурные или термические напряжения могут достигать такой величины, что иногда даже вызывают разрушение заготовки, а также являются причиной образования трещин.

Это явление особенно характерно для металлов с низкой теплопроводностью (для высокоуглеродистых и легированных сталей). Большой угар – потеря веса стальных заготовок, объясняется образованием на их поверхности окалины. Нормальным считается угар, не превышающий 2 %.

Хрупкость – слабая связь между укрупнёнными зернами, что является следствием длительного и высокого нагрева (перегрева).

Пережог – неисправимый брак. Объясняется появлением окалины не только на поверхности, но и внутри между зернами. Образуется пережог в результате сильного и длительного нагрева до температуры, близкой к точке плавления.

Внутренние трещины или расслоения образуются на месте усадочных раковин с окисленными стенками или в местах рыхлости, такие трещины иногда тянутся на всю длину заготовки и расслаивают поковку на части.

Надрывы, или трещины по краям (рванины), а также в середине поковки (скворечники), образуются от неравномерного обжатия металла при деформировании.

Чернота – недостаточный припуск на механическую обработку вследствие уменьшения размеров или кривизны поковок.

Недостаточная фигура – несоответствие размеров поковок требованиям чертежа, особенно в углах, выступах, закруглениях, ребрах.

4. Контролируемые параметры, дефекты и методы контроля

Выбор метода и прибора неразрушающего контроля для определения перечисленных дефектов зависит от параметров контролируемого объекта и условий его обследования. Ни один из методов и приборов не является универсальным и не может удовлетворить в полном объеме требований практики. В соответствии с назначением приборов измеряемые и определяемые параметры разделяют на четыре группы, представленные в табл. 2.

Согласно ГОСТ 17102–71 различают дефекты малозначительные (допустимые) и критические (недопустимые) в зависимости от их потенциальной сложности.

Таблица 2 Классификация контролируемых параметров

К недопустимым дефектам относят те, которые подлежат обязательному обнаружению и незамедлительному устранению или исправлению.

При любом методе контроля о дефектах судят по косвенным признакам (характеристикам), свойственным данному методу.

Некоторые из этих признаков поддаются измерению, а результаты измерения служат характеристиками выявленных дефектов и используются для их классификации.

Все дефекты, встречающиеся в заготовках, различают по размерам, расположению, а также по природе их происхождения (табл. 3). Но для всех дефектов характерен один общий признак: они вызывают изменение физических характеристик материала, таких как удельная электрическая проводимость, магнитная проницаемость, коэффициент затухания упругих колебаний, плотность, коэффициент ослабления излучения и на основании этих изменений в таблице представлены виды дефектов и рекомендуемые методы НК.

Вероятность образования дефектов с учетом их потенциальной опасности и вероятность выявления отдельными методами, обусловливающие выбор эффективных средств НК изделий, могут быть установлены только на основе обработки статистических данных контроля.

Таблица 3 Дефекты заготовок и методы их обнаружения без разрушения