Неразрушающие методы контроля

Контроль качества заготовок и готовых изделий является неотъемлемой частью металлургического и машиностро-ительного производства.

В настоящее время в производстве широко применяются неразрушающие методы контроля, позволяющие проверить качест­во машиностроительной продукции без нарушения ее основных потребительских свойств и при сохранении ее пригодности к ис­пользованию по назначению.

Существующие средства неразрушающего контроля подразде­ляются по назначению на следующие группы:

1) выявляющие дефекты в виде нарушения сплошности мате­риала изделия;

2) оценивающие структуру материала изделий;

3) контролирующие геометрические параметры изделий;

4) оценивающие физико-механические свойства материала изделий.

По принципу работы контрольных средств все методы нераз­рушающего контроля делятся на следующие разновидности: оп­тические, магнитные, акустические, радиационные, радиоволновые, а также капиллярная дефекто-скопия, метод вихревых токов, контроль течеисканием.

В дефектоскопии для контроля металлов и изделий наиболее широко применяются: визуально-оптические, капил-лярные, маг­нитные, токовихревые, ультразвуковые и радиа-ционные методы_, позволяющие осуществлять сплошной контроль.

В машиностроительном производстве применяются следую­щие виды контроля: операционный, сплошной, выборочный, входной и приемочный.

Операционный контроль - контроль полуфабрикатов и изде­лий в процессе выполнения или после завершения определенной технологической операции, например термообработки, сварки, ме­ханообработки и т. п.

Сплошной контроль - контроль каждой единицы про-дукции, осуществляемый в одинаковом объеме и с использованием единых методов.

Выборочный контроль - контроль выборок или отдель-ных проб из партии или потока изделий.

Входным контролем называется контроль материалов, ком­плектующих изделий и готовой продукции, поступающих на предприятие-потребитель от изготовителей (других пред-приятий, собственных цехов и участков).

Приемочный контроль - контроль готовой продукции, на ос­нове которого принимается заключение о ее пригодности к ис­пользованию или поставке.

Капиллярная дефектоскопия включает методы неразрушающего контроля, основанные на использовании капиллярных свойств жидкости и предназначенные для обнаружения поверхностных дефектов в виде несплошности материала, не видимых невоору­женным глазом.

Поверхностные дефекты выявляются путем образования ин­дикаторных рисунков с высоким оптическим (цветовым и яркостным) контрастом.

В процессе контроля на изделие наносится проникающая жидкость, которая под действием капиллярных сил проникает в полости поверхностных дефектов. Излишняя жидкость удаляется с поверхности изделия. Сами дефекты обнаруживаются либо пу­тем выявления жидкости, проникшей в полости дефектов, либо с помощью скоплений частиц порошка, взвешенного в жидкости и отфильтровавшегося на поверхности изделия в местах зале­гания дефектов. В первом случае проникшую в полости дефектов жидкость обнаруживают после нанесения на поверхность изделия проявителя. Во втором случае скопления порошка обнаруживается без применения проявляющего порошка.

Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, и на определении магнитных свойств контролируемых изделий.

Магнитопорошковый метод является одним из самых распро­страненных методов выявления дефектов в виде нарушения сплош­ности металла. Он основан на выявлении магнитных полей рассея­ния над дефектами с помощью ферромагнитных частиц. Магнит­ный поток в бездефектной части изделия имеет определенное направление. Если же на пути этого потока встречаются дефекты в виде разрыва сплошности металла (трещины, неметаллические включения и т. д.), то в этих местах из-за пониженной магнитной проницаемости магнитный поток изменяет свое направление так, что над дефектом возникает местное магнитное поле.

После снятия намагничивающего поля магнитное поле над дефек­том остается из-за наличия остаточной индукции. Для выявления магнитных полей над дефектами на контро­лируемые участки изделия наносятся ферромагнитный порошок либо его взвесь в воде, керосине или масле.

Так как магнитное поле над дефектом неоднородное, то магнитные частицы, попав­шие в это поле, будут перемещаться к месту расположения дефек­та и накапливаться над дефектом. В результате над дефектом происходит накопление части порошка в виде полосок (валиков, жилок, шнуров). Так как ширина полоски из осевшего порошка значительно больше ширины тре-щины, волосовины и других де­фектов, то магнитопорошковым методом могут быть выявлены мельчайшие трещины и прочие дефекты.

Магнитопорошковый метод позволяет выявлять трещины с шириной раскрытия 0,001 мм, глубиной 0,01 мм и более. Основные области применения магнитопорошкового метода контроля приведены в табл. 1.2.

Безобразцовый метод основан на инденторных испы-таниях материалов, в результате которых определяют специи-альные характеристики твердости и пересчитывают их на пока-затели других механических свойств. Главное его достоинство заключается в возможности ускоренной оценки механических характеристик металла готовых изделий, не выводя их из строя и не вырезая из них образцов. Поэтому этот метод получил название безобразцового метода определения механических свойств.

Безобразцовый метод, как более экономичный и простой, представляет большой научный и практический интерес в области исследования, контроля и диагностики качества металла.

Таблица 1.2.

Основные области применения магнитопорошковой

дефектоскопии

Объект контроля	Выявляемые дефекты
Полуфабрикаты-отливки, поковки, прокат	Флокены, волосовины, неметалл-лические и шлаковые включения, пустоты, расслоения, закаты, надрывы, пористость и др.
Детали на промежуточных стадиях изготовления. Готовые детали	Трещины шлифовочные, ко-вочные, штамповочные, над-рывы, флокены, расслоения. Дефекты сварки: трещины, непровары, пористость, плены и др.
Детали и узлы, бывшие в эксплуатации, контролируемые при техническом обслуживании и ремонте	Трещины от однократного прило-жения нагрузок, превышающие расчетные. Усталостные, терми-ческие трещины и др.
Детали в работающих изделиях - контроль в условиях эксплуа-тации без демонтажа	Трещины: усталости, от од-нократного приложения нагрузок превышающих расчетные. Де-фекты технологического и металлургического проис-хождения, перечисленные ранее и не обнаруженные в произ-водстве (два верхних абзаца)

 

Рис. 2.1. Области эффективного применения безобразцового экспресс - контроля и диагностики механических свойств конструкционных материалов.

 

Этот метод особенно эффективен при оценке остаточного ресурса оборудования, пробывшего длительное время в эксплу-атации и выработавшего свой расчетный срок службы. Области эффективного применения безобразцового метода (рис. 2.1) могут быть самыми различными, но особенно он необходим в том случае, когда определение механических свойств металла традиционными методами, предусматривающими вырезку образцов, или слишком сложно, или невозможно.