8. Процесс дефектации деталей при ремонте ттм

Дефектация-операция технологического процесса ремонта машины, заключающаяся в определении степени годности бывших в эксплуатации деталей и сборочных единиц к использованию на ремонтируемом объекте. Она необходима для выявления у деталей дефектов, возникающих в результате изнашивания, коррозии, усталости материала и других процессов, а также из-за нарушений режимов эксплуатации и правил технического обслуживания.

В результате трения и изнашивания деталей в конкретных условиях эксплуатации изменяются геометрические параметры, шероховатость рабочих поверхностей и физико-механические свойства поверхностных слоев материала, а также возникают и накапливаются усталостные повреждения.

Под изменением геометрических параметров деталей понимают изменение их размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. К нарушениям формы относят: неплоскостность, непрямолинейность, овальность, конусность и т.д., к отклонениям взаимного расположения поверхностей - непараллельность плоскостей и осей вращения поверхностей, торцовое и радиальное биение, несоосность и т.д.

Усталостные повреждения нарушают сплошность материала, способствуют возникновению микро- и макро трещин, выкрашиванию металла рабочих поверхностей и излому деталей.

Изменение физико-механических свойств материала - нарушение структуры материала, а также уменьшение или увеличение твердости, прочности, корцитивной силы ферромагнитных материалов и т.д.

Нарушение режимов эксплуатации и правил ТО могут приводить к схватыванию трущихся поверхностей, короблению деталей, возникновению трещин, обломов фланцев крепления и др.

Степень годности деталей к повторному использованию или восстановлению устанавливают по технологическим картам на дефектацию. В них указаны: краткая техническая характеристика детали (материал, вид термической обработки, твердость, размеры восстановления, отклонение формы и взаимного расположения поверхностей), возможные дефекты и способы их устранения, методы контроля, допустимые без ремонта и предельные размеры.

Оценку проводят сравниванием фактических геометрических параметров деталей и других технологических характеристик с допустимыми значениями.

Номинальнымисчитают размеры и другие технические характеристики деталей, соответствующие рабочим чертежам.

Допустимымисчитают размеры и другие технические характеристики детали при которых она может быть поставлена на машину без восстановления и будет удовлетворительно работать в течение предусмотренного межремонтного ресурса.

Предельныминазывают выбраковочные размеры и другие характеристики детали.

Часть деталей с размерами, не превышающими допустимые, могут быть годными в соединении с новыми (запасными частями), восстановленными или с деталями, бывшими в эксплуатации. Поэтому в процессе контроля их сортируют на пять групп, и маркируют краской соответствующего цвета. Годные детали маркируются краской зеленого цвета, годные в соединении с новыми или восстановленными до номинальных размеров деталями - желтого, подлежащие ремонту в данном ремонтном предприятии - белой, подлежащие восстановлению на специализированных ремонтных предприятиях - синей и негодные (утиль) - красной. Годные детали транспортируют в комплектовочное отделение или на склад, требующие ремонта - на склад деталей, ожидающих ремонта, или непосредственно на участки по их восстановлению, негодные - на склад утиля.

У деталей обычно контролируют только те параметры, которые могут изменяться в процессе эксплуатации машины. Многие из них имеют несколько дефектов, каждый из которых требует проверки. Для уменьшения трудоемкости дефектации необходимо придерживаться той последовательности контроля, которая указана в технологических картах, где в начале приведены наиболее часто встречающиеся дефекты.

Методы контроля геометрических параметров деталей.

Размеры, форму и взаимное расположение поверхностей деталей обычно измеряют. Многообразие объектов требует применения различных контрольно - измерительных средств и методов измерения.

При дефектации используют следующие методы измерения: абсолютный, когда прибор показывает абсолютное значение измеряемого параметра - и относительный - отклонение измеряемого параметра от установленного размера.

Искомое значение можно отсчитывать непосредственно по прибору (прямой метод) или по результатам измерения другого параметра, связанного с искомым непосредственной зависимостью (косвенный метод). Примером последнего служит применение ротаметров для определения степени годности прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры (втулок плунжеров, седел клапанов, корпусов распылителей). Здесь непосредственно измеряется расход воздуха в зазорах между насадкой ротаметра и отверстием прецизионной детали. Чтобы установить размер отверстия, нужно использовать зависимость между зазором и расходом воздуха.

По числу измеряемых параметров методы контроля подразделяют на дифференциальные и комплексные. При первом измеряют значение каждого параметра, при втором - суммарную погрешность отдельных геометрических размеров изделия.

Примером комплексного метода может служить определение степени годности подшипников качения по радиальному зазору. Изменение последнего связано с износом беговых дорожек внутреннего и наружного колец, а также элементов качения (шариков, роликов).

Если измерительный элемент прибора непосредственно соприкасается с контролируемой поверхностью, то такой метод называют контактным, а если нет - бесконтактным. Наиболее часто применяют следующие средства измерения: калибры, универсальный измерительный инструмент и специальные приборы.

Калибры -это бесшкальные измерительные инструменты для контроля отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей без определения численного значения измеряемого параметра. Широко распространены предельные калибры, ограничивающие крайние предельные размеры деталей и распределяющие их на три группы: годные, подлежащие восстановлению и негодные.

Универсальные инструменты и приборыслужат для нахождения значения контролируемого параметра в определенном интервале его значений. Обычно применяют следующие измерительные средства: штриховые инструменты с нониусом (штангенциркуль, штангенглубиномер, штангенрейсмус и штангензубомер), микрометрические (микрометры, микрометрический нутромер и глубиномер), механические приборы (миниметр, индикатор часового типа, рычажная скоба и рычажный микрометр), пневматические приборы давления (манометры) и расхода (ротаметры).

Универсальный измерительный инструмент служит для определения износа резьб (резьбовые микрометры, резьбовые микрометрические нутромеры и др.), а также зубчатых и червячных колес (шагомеры, биениемеры и др.).

Специальные измерительные средствапредназначены для контроля конкретных деталей с высокой производительностью и точностью. К ним относят, например, приборы для проверки изгиба и скрученности шатунов и радиального биения подшипников качения, поправки для проверки соосности гнезд коренных подшипников в блоке цилиндров и др.

При выборе средства измерения необходимо учитывать его метрологические характеристики (цена и интервал деления шкалы, точность отсчета, погрешность и пределы измерения), а также точность изготовления измеряемого элемента детали (поле допуска).

Методы и средства выявления несплошности материала деталей.Дефекты несплошности материала деталей, бывших в эксплуатации, можно условно разбить на две группы: явные и скрытые. Явные дефекты - это трещины, обломы, пробоины, смятие, коррозия. Их чаще всего обнаруживают внешним осмотром невооруженным глазом, через лупу 5 ... 10-кратного увеличения или ощупыванием. Для обнаружения скрытых дефектов применяют следующие методы контроля (дефектоскопии): капиллярные, обнаружением подтекания газа или жидкости, магнитные и акустические.

Для нахождения производственных дефектов, возникающих в процессе изготовления деталей, на крупных ремонтных предприятиях используют радиационный, рентгеновский и др.

Капиллярный методпредназначен для выявления нарушений сплошности поверхности детали (трещин), изготовленной из различных материалов (ферромагнитных и неферромагнитных сталей, жаропрочных, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, изделий из стекла, керамики и металлокерамики). Он служит также для определения производственных дефектов (шлифовочных и термических трещин, волосовин, пор и др.).

Этот метод обладает высокой чувствительностью и простой технологией контроля. Его сущность состоит в следующем. На очищенную поверхность детали наносят специальную жидкость (пенетрант) и в течении некоторого времени выдерживают, с тем, чтобы она успела проникнуть в полости дефекта.

Затем с детали удаляют излишки жидкости и просушивают. Жидкость остается только в полости дефекта. Для его выявления на поверхность изделия наносят проявляющий материал, который способствует выходу жидкости из полости (трещины) в результате адсорбции проявляющим веществом либо диффузии в него.

При сорбционном способе на поверхность детали наносят сухой порошок (сухой метод) или порошок в виде суспензии (мокрый способ). За счет сорбционных сил проникающая жидкость извлекается на поверхность изделия и смачивает проявитель.

При диффузионном способе на поверхность детали наносят специальное покрытие, в которое диффундирует проникающая жидкость из полости дефекта. Этот способ более чувствителен, чем сорбционный, и его применяют для обнаружения мелких трещин.

Для получения контрастного индикаторного отпечатка дефекта на фоне исследуемой поверхности в состав проникающей жидкости вводят свето - и цветоконтрастные вещества. Если в состав пенетранта входят вещества, способные флуоресцировать при облучении ультрафиолетовым светом, то такие жидкости называют люминесцентными, а сам метод обнаружения дефектов - люминесцентным методом дефектоскопии, В состав этой жидкости могут входить как естественные, так и искусственно приготовленные вещества, называемые люминофорами. Если в пенетранте содержатся красители, видимые при дневном свете, то такие жидкости называют цветными, а сам метод - цветным методомдефектоскопии.

Капиллярные методы дефектоскопии основаны на способности жидкости втягиваться в сквозные мельчайшие и несквозные каналы (капилляры). При попадании жидкости в капилляр ее свободная поверхность искривляется (образуется мениск), в результате чего возникает дополнительное давление жидкости в капилляре, отличающееся от внешнего давления (воздуха). Значение этого давления зависит от коэффициента поверхностного натяжения и радиуса канала.

Для проникновения жидкости в дефект необходимо, чтобы жидкость хорошо смачивала поверхности, а размеры дефекта (канала) создавали возможность жидкости образовывать мениск.

Технология контроля изделий капиллярными методами из следующих операций: очистки детали от маслянисто-грязевых и других загрязнений, нанесения пенетранта, выявления дефекта и окончательной очистки.

В ремонтном производстве при использовании люминесцентного метода дефектоскопии в качестве пенетрантов применяют жидкости различного состава. Их наносят с помощью пульверизатора, окунанием в раствор или мягкой кистью. После выдержки детали в течение нескольких минут (не более 5) излишки жидкости удаляют, протирая поверхность ветошью, или промывают струёй холодной воды под давлением 0,2 Мпа с последующей сушкой.

Далее приступают к выявлению дефекта. Чаще всего применяют самопроявляющийся способ, при котором после пропитки и очистки деталь нагревают, что способствует быстрому выходу проникающей жидкости из дефекта и растеканию ее по краям трещины. Затем деталь помещают в дефектоскоп и облучают ультрафиолетовыми лучами. Источником ультрафиолетовых лучей служат ртутно - кварцевые лампы (ПРК-2, ПРК-4 и ПРК-7), свет от которых пропускают через светофильтры типа УСФ (УСФ-3 и УСФ-6). Промышленность выпускает переносные (КД-31Л, КД-32Д КД-ЗЗЛ) и стационарные (ЛД-2, ЛД-3, ЛДА-3 и ЛД-4) дефектоскопы.

При самопроявляющемся способе деталь можно также погрузить в раствор люминофора в быстроиспаряющемся органическом растворителе, выдержать некоторое время и вынуть. После испарения растворителя на краях остаются кристаллы люминофора, которые ярко светятся при облучении ультрафиолетовыми лучами.

Для проявления дефектов широко применяют сорбционный метод. В качестве проявителей используют сухие порошки (каолин, мел и др.) и их суспензии в воде или органических растворителях (керосин, бензин и др.), а также быстросохнущие пигментированные или бесцветные растворы красок и лаков, которые наносят на поверхность детали после пропитки пенетрантом.

После проявления дефектов детали очищают от проявителя. Проявители на основе лаков, нитроэмалей и коллодия удаляют раствором 80 %-го спирта и 20 %-го эмульгатора ОП-7.

Суспензии смывают 1 %-м раствором эмульгатора ОП-7 или ОП-10 в воде.

Обнаружение подтекания газа или жидкостинеобходимо для проверки герметичности пустотелых деталей: блоков цилиндров, головок блоков цилиндров, баков, водяных и масляных радиаторов, камер шин, трубопроводов шлангов, поплавков карбюраторов и др. Его широко применяют для контроля качества сварных швов. Степень герметичности определяют по утечке газа или жидкости в единицу времени, которую регистрируют с помощью приборов, в большинстве случаев место дефекта определяют визуально.

Методы контроля подразделяют на капиллярные, компрессионные и вакуумные.

Для дефектоскопии деталей, поступающих в ремонт, применяют способы керосиновой пробы (капиллярный метод), гидравлический и пневматический (компрессионный).

Керосин обладает хорошей смачивающей способностью, глубоко проникает в сквозные дефекты диаметром более 0,1 мм. При контроле качества сварных швов на одну из поверхностей изделия наносят керосин, а на противоположную - абсорбирующее покрытие (350 ... 450 г суспензии молотого мела на 1 л воды). Наличие сквозной трещины определяют по желтым пятнам керосина на меловой обмазке.

При гидравлическом методе внутреннюю полость изделия заполняют рабочей жидкостью (водой), герметизируют, создают насосом избыточное давление и выдерживают деталь некоторое время. Наличие дефекта устанавливают визуально по появлению капель воды или отпотеванию наружной поверхности.

Пневматический способ нахождения сквозных дефектов более чувствителен, чем гидравлический, так как воздух легче проходит через дефект, чем жидкость. Во внутреннюю полость деталей закачивают сжатый воздух, а наружную поверхность покрывают мыльным раствором или погружают деталь в воду. О наличии дефекта судят по выделению пузырьков воздуха. Давление воздуха, закачиваемого во внутренние полости, зависит от конструктивных особенностей деталей и обычно равно 0,05 ... 0,1 Мпа.

Магнитный методприменяют для обнаружения дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов. Так выявляют поверхностные трещины или подповерхостные включения с иной, чем у основного материала, магнитной проницаемостью. Метод получил широкое распространение из-за высокой чувствительности, простоты технологических операций и надежности. Он основан на явлении возникновения в месте расположения дефекта магнитного поля рассеивания.

Магнитный поток, встречая на своем пути дефект с низкой магнитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным материалом детали, огибает его. Часть магнитных силовых линий выходит за пределы детали,образуя поле рассеивания.

Наличие последнего, а следовательно, и дефекта обнаруживают различными способами (магнитопорошковый, магнитографический и феррозондовый).

При магнитопорошковом способе для обнаружения магнитного потока рассеивания используют магнитные порошки (сухой способ) или их суспензии (мокрый способ). Проявляющийся материал наносят на поверхность изделия. Под действием магнитного поля рассеивания частицы порошка концентрируются около дефекта. Форма его скоплений соответствует очертанию дефекта.

Сущность магнитографического метода заключается в намагничивании изделия при одновременной записи магнитного поля на магнитную ленту, которая покрывает деталь, и последующей расшифровке полученной информации.

Для обнаружения дефектов феррозондовым способом применяют феррозондовые преобразователи.

При дефектации деталей, поступающих в ремонт, наиболее распространен магнитопорошковый способ. Технология определения дефекта состоит из следующих операций: очистки детали от загрязнений; подготовки суспензии (мокрым способом); намагничивания контролируемой детали; осмотра поверхности детали с целью выявления мест, покрытыми отложениями порошка; размагничивание детали.

Намагниченность деталей должна быть достаточной для создания около дефекта магнитного поля рассеивания способного притягивать и удерживать частицы порошка. Через детали пропускают электрический ток или помещают их в магнитное поле соленоида. Различают три способа намагничивания: полюсное, циркулярное и комбинированное.

Полюсным намагничиванием создают продольное магнитное поле (вдоль детали). Деталь помещают между полюсами электромагнита (постоянного магнита) или в магнитное поле соленоида. Это намагничивание применяют для выявления дефектов расположенных перпендикулярно продольной оси детали или под углом к ней не более 20 ... 25градусов.

Циркулярным намагничиванием создают магнитное поле, магнитные силовые линии которого расположены в виде замкнутых концентрических окружностей. Через деталь пропускают электрический ток. При необходимости обнаружения дефекта на внутренней цилиндрической поверхности ток пропускают через стержень или кабель из немагнитного материала (медь, латунь, алюминий), помещенный в отверстие детали. Это намагничивание служит для нахождения дефектов расположенных вдоль продольной оси детали или под небольшим углом к ней.

Комбинированное намагничивание заключается в одновременном воздействии на деталь двух взаимно перпендикулярных нолей. В результате их сложения образуется результирующее магнитное - поле, величина и направление которого зависят от вектора магнитной напряженности каждого из слагаемых. Для получения комбинированного магнитного поля обычно через деталь пропускают электрический ток, создавая в ней циркулярное магнитное поле, и одновременно помещают в соленоид (или электромагнит), создавая продольное магнитное поле.

Магнитные силовые линии результирующего поля направлены по винтовым линиям к поверхности изделия, что позволяет обнаруживать дефекты разной направленности.

В магнитном поле или в поле остаточной намагниченности выявляют дефекты с помощью магнитного порошка или суспензии. В магнитном поле определяют дефекты деталей, изготовленных из магнитномягких материалов (сталь 3, сталь 10, сталь 20 и др.), обладающих небольшой коэрцитивной силой (напряженностью магнитного поля, необходимого для полного размагничивания материала).

При контроле в ноле остаточной намагниченности деталь предварительно намагничивают и после снятия намагничивающего поля определяют дефект. Этот способ применяют для деталей, изготовленных из магнитожестких материалов легированных и высокоуглеродистых сталей, подвергнутых термообработке. Его преимущество заключается в простоте и универсальности визуального контроля и отсутствии прожогов на деталях а местах контакта с электродами дефектоскопа.

Комбинированное намагничивание проводят только в приложенном магнитном поле, а циркулярное и полюсное – в приложенном поле и в поле остаточной намагниченности.

Для намагничивания деталей может быть использован как переменный, так и постоянный ток. Переменный ток служит для нахождения поверхностных дефектов и размагничивания деталей. Действие магнитного поля переменного тока ограничивается поверхностными слоями изделия.

Постоянный ток применяют для выявления подповерхостных дефектов. Создаваемое им магнитное ноле однородно и проникает достаточно глубоко в деталь.

Для определения дефекта большое значение имеет правильный выбор напряженности магнитного поля. Чрезмерно большая напряженность приводит к осаждению магнитного порошка но всей поверхности изделия и появлению «ложных» дефектов, а не достаточное – снижению чувствительности методов.

Для индикации дефектов применяют ферромагнитные порошки с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. Порошок магнетита (Fe₃O₄) черного или темно-коричневого цвета используют для контроля деталей со светлой поверхностью, а порошок оксида железа (Fe₂O₃) буро-красного цвета - с темной поверхность. Зернистость порошка существенно влияет на обнаружение дефектов и должна быть 5…10 мкм.

Магнитную суспензию приготовляют, используя керосин, трансформаторное масло, смесь минерального масла с керосином и водные растворы некоторых веществ. На 1 литр жидкости добавляют 30 … 50 г магнитного порошка.

После контроля все детали, кроме бракованных, размагничивают. Восстановление не размагниченных деталей механической обработкой может привести к повреждению рабочих поверхностей из-за притягивания стружки. Не следует размагничивать детали, подвергающиеся при восстановлении нагреву сварочно-наплавочными и другими способами до температуры 600…700 ^оС.

Детали размагничивают, воздействуя на них переменным магнитным полем, изменяющимся от максимального значения напряженности до нуля.

Крупногабаритные детали (коленчатые и распределительные валы и др.) размагничивают, пропуская через них ток, постепенно уменьшая его значение до нуля. Детали с отношением длинны к ширине, равным более пяти, размагничивают перемещением их через открытый соленоид.

Короткие изделия с большим поперечным сечением размагничиваются плохо. Поэтому их предварительно соединяют в пакет и располагают вдоль оси соленоида.

Степень размагниченности контролирует, осыпая детали стальным порошком. У хорошо размагниченных деталей порошок не должен удерживаться на поверхности. Для этих же целей применяют приборы ПКР - 1, снабженные феррозондовыми полюсоискателями.

Для контроля деталей магнитопорошковым способом серийно выпускают стационарные, переносные и передвижные дефектоскопы. Последние включают в себя: источники тока, устройства для подвода тока, намагничивания деталей и для нанесения магнитного порошка илисуспензии; электроизмерительную аппаратуру. Стационарные приборы (УНДЕ-2500, ХМД-10П, МД-5 и др.) характеризуются большими мощностью и производительностью. На них можно проводить все виды намагничивания.

В ремонтном производстве широко распространены переносные и передвижные магнитные дефектоскопы (ПМД-68, ПМД-70, ПМД-77, ПМД-ЗМ, М-12, М217 и МДВ). Они имеют относительно небольшие массу, габариты и дают возможность получать магнитные поля достаточной напряженности.

Ультразвуковой метод -разновидность акустических методов контроля дефектов. Метод основан на свойстве ультразвуковых колебаний (волн) прямолинейно распространяться в однородном твердом теле и отражаться от границ раздела сред с различными акустическими сопротивлениями, в том числе нарушенной сплошности материала (трещин, раковин, расслоений и др.).

В практике чаще всего применяют теневой и импульсный эхо-методы дефектоскопии.

Теневой методоснован на сквозном прозвучивании. Ультразвуковые колебания (УЗК) вводя в деталь с одной стороны, для чего служит пьезоизлучатель и генератор.

Колебания принимаются пьезоприемником 5, расположенном с противоположной стороны детали.

При отсутствии в детали дефектов, колебания прошедшие через нее, будут восприняты и преобразованы в электрический сигнал пьезоприемником, усилены усилителем б и поданы на индикатор (электронно-лучевую трубку осциллографа) почти без изменений амплитуды. Если на пути пучка УЗК встречается дефект, то амплитуда на экране прибора будет меньше исходного значения. Мощность воспринятого сигнала зависит от площади сечения пучка колебаний, площади сечения дефекта и глубины его залегания. В случае если дефект полностью перекроет пучок, показания прибора будут равны нулю.

Недостаток этого метода заключается в необходимости доступа к изделию с двух сторон, что не всегда возможно, а так же в необходимости синхронного перемещения пьезоизлучателя и пьезоприемника по поверхности детали.