12.1 Контроль качества продукции

Определение качества по ГОСТ 15467 – 79.

Качество- это совокупность свойств продукции, обуславливающая ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Показатель качества продукции – количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Требования к качеству сварной конструкции должны быть заданы в конструкторской документации: должен быть указан документ (ТУ, ОСТ и др.) с требованиями к сварным швам, группа ответственности швов, вид контроля сварных швов, необходимость термической обработки после сварки.

Качественные показатели конструкции закладываются при ее проектировании и затем формируются на протяжении всего технологического процесса изготовления сварной конструкции.

Обычный техпроцесс на сварку содержит следующие операции:

1 Комплектовочная;

2 Очистка;

3 Технический контроль;

4 Сборка под сварку;

5 Прихватка;

6 Технический контроль;

7 Сварка;

8 Слесарная (зачистка швов, рихтовка);

9 Термическая обработка (отжиг, отпуск, закалка);

10 Очистка;

11 Слесарная (рихтовка);

12 Технический контроль (внешний осмотр и измерения);

13 Технический контроль специальный (ультразвуковой, рентгенодефектоскопия, контроль герметичности и др.);

14 Упаковочная.

Операция «Комплектование» определяет подбор деталей по номенклатуре, индивидуальной подгонке (о чем должно быть указано в сопроводительном паспорте), наличие сопроводительных документов на входящие детали.

Операция «Очистка» включает комплекс мер по очистке деталей или свариваемых кромок от окисления, влаги, масла и других загрязнений. Способы очистки (дробеструйная, обезжиривание, гальваническое травление и др.) для каждого конкретного материала указаны в главе 7.

Операция «Контрольная» обычно разрабатывается для ответственных сварных швов, в ней проверяются элементы разделки кромок под сварку и другие размеры, качество подготовки деталей и сварочной проволоки к сварке (качество очистки), сроки хранения проволоки и деталей перед сваркой.

Операция «Сборка под сварку» является важной операцией в технологическом процессе. При сборке необходимо обеспечить требуемую точность подгонки деталей под сварку, смещение свариваемых кромок, зазоры (под сварку цветных сплавов обеспечить минимальные зазоры, черных сплавов – зазоры согласно техпроцесса), разметить установочные размеры с учетом усадки в сварных швах. Наибольшую точность сборки обеспечивает специальная оснастка (сварочные приспособления) или оснастка из элементов УСП, применение последней значительно сокращает сроки подготовки производства и стоимость оснастки. Часто сборка под сварку совмещают с операцией «Прихватка».

Операция «Прихватка» выполняется, как правило, с подручным слесарем-прихватчиком. В этой операции сварщик скрепляет детали прихватками – короткими швами. Операция необходима, так как после сварки обычно затруднено освобождение сборки от приспособления из-за сварочных деформаций. Сечение прихваточного шва не должно превышать 1/3 сечения основного шва, длина прихватки 3…7 мм.

Операция «Контрольная» предусматривает контроль чертежных или технологических размеров, причем, зачастую тех, контроль которых невозможно выполнить после сварки, например, зазоры под сварку, смещение кромок и др. Операция необходима перед сваркой каждого шва, хотя иногда ею с целью сокращения времени пытаются пренебречь.

«Сварка» определяет качество сварных швов и их надежность. В техпроцессе должно быть указано: способ сварки, сварочное оборудование, марки сварочных материалов, индексы сварочных приспособлений, параметры режима сварки, последовательность сварки разных швов и порядок сварки протяженных швов.

Сварка выполняется квалифицированным сварщиком, который должен быть аттестован на право выполнения сварочных работ по нескольким пунктам:

• по технике безопасности,

• по пожарной безопасности,

• по электробезопасности,

• по возрасту (не моложе 18-ти лет),

• по разряду и качеству выполняемых работ.

Операция «Слесарная» выполняется после остывания сборки. Производится зачистка сварных швов от шлака, брызг, грубых неровностей, а если указано в чертеже, то и заподлицо с основным металлом. Рихтовка выполняется ручным способом либо на рихтовочных прессах.

Операция «Термическая» для закаливающихся сталей часто выполняется непосредственно после сварки с целью предотвращения образования закалочных структур.

С этой же целью, а также при сварке толстого металла (особенно алюминиевых сплавов), выполняется предварительный подогрев прихваченной сборки. Для металлов, плохо поддающихся рихтовке, (например, титановых сплавов) операция совмещается с рихтовкой, в этом случае она называется «Терморихтовка».

Операция «Очистка» выполняется для сталей с целью очистки поверхностей от окисления после термической операции и сварки. Обычно это очистка чугунным песком.

Операция «Технический контроль» включает в себя внешний осмотр швов на отсутствие брызг, шлака, наружных дефектов, а также измерение размеров швов на соответствие ГОСТ и требованиям чертежа. В этой операции производится контроль размеров сборки и дополнительных требований: неплоскостности, неперпендикулярности, овальности поверхностей и других требований. Не следует умалять роль внешнего контроля для обнаружения наружных дефектов сварных швов, так как с применением лупы 7…10-ти кратного увеличения обычно все наружные дефекты могут быть обнаружены.

По воздействию на изделие методы контроля группируют по 2-м классам методы неразрушающего контроля и методы разрушающего контроля. Разрушающий обычно проводят на образцах – свидетелях, на моделях и реже на самих изделиях. Метод контроля технологической пробой, механические и металлографические испытания образцов-свидетелей относятся к разрушающим методам контроля, остальные – к неразрушающим.

Для ответственных конструкций применяются, кроме обязательного сплошного визуаль- ного контроля (внешнего осмотра), следующие методы контроля:

1. Цветная дефектоскопия.

Применяется для обнаружения наружных дефектов размерами 0,002…0,5мм. Заключается в нанесении на поверхность сварных швов красящих веществ, обладающих высокой проникающей способностью, затем краска удаляется методом протирки и сборка помещается в сушильную камеру при температуре ~ 100º С. Краска, попавшая в дефект, при нагреве расширяется и выступает на поверхность.

2. Метод смачиванием керосином.

Размеры обнаруживаемых дефектов не менее 0,1 мм. Этот метод относится к методам контроля герметичности. На одну из поверхностей сварного шва наносится меловой раствор, подсушивается, затем на обратную сторону наносится керосин. Обладая высокой проникающей способностью, керосин проникает в несплошности шва и выступает на меловой обмазке в виде желтых пятен. Следует отметить, что керосин надо тщательно удалять (выпаривать в печи) перед подваркой дефектов также, как и при цветной дефектоскопии, иначе остатки керосина могут привести к появлению новых дефектов при подварке. Оба метода применяются, если обратная сторона шва доступна для выполнения операции.

3. Метод технологической пробы.

Проводится, как правило, для точечной и роликовой сварки, является обязательным для этих видов сварки перед сваркой партии узлов, а часто и после сварки партии узлов. За партию обычно принимается количество узлов, сварку которых производят в течение одной смены. Метод состоит в том, что проводится сварка образцов на режиме сварки изделий, затем образцы разрываются с целью проверки при дуговой сварке глубины проникновения, глубины провара (если он недоступен для визуального контроля), а при точечной сварке – для контроля наличия и величины диаметра ядра. Надо отметить, что при всем своем неудобстве этот метод является единственным надежным методом контроля точечной и роликовой сварки, т.к. даже рентген не может точно отличить склейку (отсутствие ядра) от сварки.

4. Рентгенодефектоскопия.

Метод основан на преобразовании радиационного изображения контролируемого шва в радиографический снимок. Для этой цели широко применяются рентгено- и гамма дефектоскопы РУП, РАП, «Кобальт», «Нева». Схема метода указана на рис. 102.

Источник излучения

Сварной шов

Рентгеновская пленка

Рис. 102.

Темные пятна на пленке означают пустоты (поры, раковины) или шлаковые включения, светлые – включения веществ, имеющих плотность большую, чем основной металл (вольфрамовые вкрапления). Обнаруживает дефекты размером не менее 0,5…5% от толщины металла.

5. Ультразвуковая дефектоскопия.

Схема метода указана на рис. 103.

2

3

6

5

4

б

а

в

1

7

8

Рис. 103.

1 – щуп с пьезодатчиком; 5 – блок питания током;

2 –генератор высокочастотных колебаний; 6 – развертывающее устройство;

3 – усилитель; 7 – проверяемое изделие;

4 – осцилограф; 8 – дефект;

а,б,в – пики на экране осцилографа.

Метод основан на способности высокочастотных (свыше 20000 Гц) колебаний, не воспринимаемых человеческим ухом, проникать в металл шва и отражаться от поверхности пор, трещин и других дефектов. При ультразвуковом контроле пьезодатчик посылает короткие сигналы длительностью 0,5…1 мксек., разделенные более продолжительными паузами. Эти колебания проникают в металл и, если встречают на своем пути дефект, то отражаются от него и воспринимаются вновь той же или второй пластинкой пьезодатчика, вызывая отклонение луча на экране осциллографа.

В процессе контроля щуп перемещают вдоль шва, сообщая возвратно-поступательные движения. Так отыскивают дефекты, расположенные в различных зонах шва. Размеры дефектов не менее 0,002…0,5мм в зависимости от толщины.

На экране осциллографа 4 первоначальный сигнал дает пик а, обратный сигнал, отраженный от противоположной стороны шва, дает пик в. Если в шве имеется дефект, то часть пучка колебаний отражается от этого дефекта и дает на экране промежуточный пик б. Расстояние между пиками а и б позволяет определить глубину залегания дефекта. Промышленностью выпускаются дефектоскопы УЗД-7, .ДУК-11ИМ и другие.

6. Пневматический.

Применяется для замкнутых объемов и относится к методам проверки сварных швов на герметичность. Заключается в том, что внутреннее пространство замкнутой сварной конструкции заполняется сжатым воздухом под избыточным давлением, выдерживают указанное в чертеже время и по показаниям манометра судят о наличии дефектов: если в сварных швах есть сквозные дефекты, то давление в системе падает. Метод очень чувствительный, позволяет обнаружить дефекты размером не менее 0,001мм. Для обнаружения места дефекта конструкцию помещают в ванну с водой или обмыливают, из сквозного дефекта при этом выделяются пузырьки воздуха.

7. Метод испытания течеискателем.

Относится к методам проверки герметичности. Отличается от предыдущего тем, что в контролируемом сосуде создается вакуум, а швы снаружи обдувают смесью гелия с воздухом или накачивают в сосуд под давлением гелий, и улавливают протекание гелия из сосуда при помощи специального щупа. Метод очень надежный и чувствительный, определяет дефекты размером не менее 0,001 мм, однако место расположения дефекта обнаруживает не так точно, как пневматический метод. Вместо гелия можно применять фреон, при этом чувствительность метода ниже, чем при использовании гелия. Известны гелиевые ПТИ-4А, ПТИ-6 и фреоновые ВАГГИ-4 течеискатели.

8. Проверка механических свойств сварных соединений.

Проверяются предел прочности сварного шва _В, относительное удлинение %, предел текучести _Т, ударная вязкость а_Н, угол загиба .

П

Р

S

редел прочности_В представляет собой напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке Р, предшествующей разрушению образца при статическом растяжении и вычисляется по формуле

_В = кгс/мм², где S - площадь поперечного сечения образца.

Форма и размеры образца из листового проката определяются ГОСТ 6996 (см. рис. 104).

Сварной шов

Р

Р

до 10мм

l_О

l₁

Рис. 104.

Для толстого металла механические испытания на статическое растяжение проводятся на круглых образцах, вырезаемых из различных участков сварного шва по ГОСТ 6996.

Относительное удлинение % - определяется, как отношение абсолютного остаточного удлинения к первоначальной расчетной длине образца и выражается формулой:

l₁ - l_О

l_О

% = · 100%

Предел текучести _Т - такое состояние напряжения металла, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки, обычно _Т = 0,7 _В.

Испытания на ударный изгиб (ударная вязкость а_Н).

Проводят на маятниковых копрах. Для испытания изготавливают образцы с надрезом по ГОСТ 6996 (см. рис. 105). Образец устанавливают на две опоры так, чтобы нож маятника приходился против надреза с противоположной стороны.

Рис. 105.

Работу А_Н разрушения образца определяют по формуле: А_Н = Р (Н – h), где Р – вес маятника, кг, Н и h – высота подъема маятника до и после удара, м.

Ударная вязкость определяется по формуле:

А_Н

F

кгм

см²

а _H = ,

где F – площадь поперечного сечения образца в месте подреза, см²,

Испытания на угол загиба.

Испытанию подвергаются стыковые сварные соединения из листового материала, являются показателем пластичности, обязательны при аттестации сварщика. Схема испытания образца на угол загиба показана на рис.106.

Р

a

a-угол загиба.

Рис. 106.

Угол загиба – угол, образующийся при испытании сварного образца до момента появления первой трещины.

Испытания сварных точек на срез.

Проводятся при контактной точечной сварке и дуговой сварке электрозаклепками. Контроль выполняется на 10-ти образцах, сваренных в одной точке (см. рис. 107).

Контролируемый параметр - усилие разрыва Р.

Р

Р