Методы способы контроля деталей

Методы способы контроля деталей

ГЛАВА 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ

У каждой обработанной детали должны быть измерены все или наиболее ответственные размеры, а также определены шероховатость, отклонения формы и расположения поверхностей. Под измерением понимается процесс нахождения числового значения проверяемой величины при помощи специальных технических средств, выраженного в принятых единицах -измерения. Какие именно размеры или характеристики геометрической точности обработанных деталей подлежат измерениям в процессе обработки, определяют технологи, разрабатывающие технологический процесс. Указания об этом заносят в карты технологического процесса механической обработки и в карты технического контроля деталей. Вместо определения размеров часто лишь устанавливают годность детали, т. е. определяется, находится ли действительное значение проверяемого размера в установленных пределах. Такой процесс получения и обработки информации о точности детали называют процессом контроля.

Контроль может быть сплошным или выборочным. При сплошном контроле, при котором контролируются все -изготовленные детали, проверяют размеры, определяющие эксплуатационные показатели машин, приборов, оборудования (например, размеры диаметра сопл в пневмо- и гидросистемах, размеры диаметров поршня и цилиндра в поршневых машинах и др.), так называемые аварийные параметры, отклонения которых сверх допустимых величин смогут вызвать быстрый выход из строя или аварию механизма или машины в целом (например, шероховатость и форма поверхности тормозных колодок грузоподъемных машин, размеры и форма поверхностей гнезд и хвостовиков лопаток паровых турбин и др.); размеры деталей, подвергающихся сортировке по группам для выполнения селективной сборки (например, диаметры поршневых пальцев и отверстий верхних головок шатунов в автомобильных двигателях). Сплошному контролю подвергаются также детали, изготовляемые по технологическому процессу, который не гарантирует стабильное качество деталей. Выборочный контроль целесообразно применять при стабильном, хорошо оснащенном технологическом процессе механической обработки, при использовании многорезцовых наладок, при обработке на станках с ЧПУ, т. е. во всех случаях, когда появление брака маловероятно.

Контроль и измерение обработанных деталей занимают важное место в обеспечении качества, и поэтому дальнейшее совершенствование технологических процессов, направленное на повышение точности обработки деталей, улучшающее надежность и долговечность машин и приборов, невозможно без постоянного развития и совершенствования методов и средств измерений, без развития метрологии и совершенствования техники измерений.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Важная роль метрологии видна из перечисления следующих, основных проблем этой науки: развитие общей теории -измерений; установление единиц физических величин, в частности единиц длины и систем физических единиц; разработка новых методов и средств измерений; обеспечение единства измерений и др.

В нашей стране принята и действует метрическая система мер. Для унификации единиц измерения в международном масштабе у нас ;в стране с 1963 года введена для предпочтительного применения международная система единиц, которая сокращенно обозначается буквами СИ. В обеих системах единицей длины является метр. В метрической системе это стержень фигурного профиля из платиново-иридиевого сплава, позволяющий воспроизводить единицу длины с погрешностью не более 0,1 — 0,2 мкм. В системе СИ эталон метра. содержит определенное число длин волн излучения в вакууме газа 86Кг; он позволяет воспроизводить единицу длины с погрешностью в. 0,01 мкм.

Различают прямое и косвенное, а также абсолютное и относительное измерения. При прямом измерении искомое значение находят непосредственно из процесса измерения путем считывания результата со шкалы измерительного инструмента (например, измерение диаметра вала микрометром). Косвенное измерение заключается в оценке проверяемой величины не непосредственно, а по результатам прямых измерений другой величины, находящейся с первой в определенной зависимости. Примером косвенного измерения может служить измерение конусности К цилиндрической детали: путем прямых измерений
получают значения диаметров вала у его торцов (например, 99,9 и 99,7 мм) и его длины (например, 100 мм);

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях (например, измерение деталей микрометром или штангенциркулем).

При относительном измерении определяемую величину сравнивают с известным значением меры или эталона. Пример

относительного измерения показан на рис. 10.

Рис. 10. Пример относительного измерения

Вначале на столик измерительного прибора устанавливают блок концевых мер 2 или эталон, имеющие определенный, известный размер h. Указатель прибора 1 настраивают на нулевое деление (рис. 10, а). Затем — под измерительный наконечник прибора
устанавливают проверяемую деталь 3 отклонение указателя. Если указатель прибора установится опять на нуль, то это будет означать, что размер детали равен размеру эталона; если же указатель прибора отклонится на какое-то число делений б от нуля, то это будет означать, что проверяемая величина больше или меньше размера эталона на величину А, отмеченную указателем прибора.

Существуют два вида контроля: дифференцированный и комплексный. Дифференцированный, или поэлементный, контроль характеризуется независимым измерением каждого параметра обработанной детали в отдельности (например, измерение шага, половины угла профиля резьбы, ширины шлица или одного из диаметров шлицевой детали и Др.). Комплексный контроль позволяет оценивать годность детали по суммарной погрешности нескольких взаимосвязанных параметров (например, контроль резьбовых деталей предельными резьбовыми калибрами, контроль кинематической погрешности зубчатого колеса и др.).

В машиностроении используется большое число разнообразных измерительных средств, которые для удобства их рассмотрения классифицируются по ряду характерных признаков.

Все средства измерения, применяемые в машиностроении, разделяются на три основные группы: меры (концевые, угловые и штриховые); измерительные инструменты и приборы, а также контрольные приспособления и калибры. По числу параметров, проверяемых при одной установке детали, различают одномерные и многомерные контрольно-измерительные средства, а по степени механизации процесса измерения — ручного действия, механизированные, полуавтоматические и автоматические. Измерительные средства делят также на универсальные и специальные. Универсальные измерительные средства предназначены для измерения самых различных деталей (как по форме, так и по размерам); специальные в том числе контрольные приспособления и автоматы, — предназначены для контроля определенного типа деталей, отдельных конкретных деталей или их параметров (одного пли нескольких).

Назначение того или иного метода контроля или измерения обработанной детали требует применения определенных контрольно-измерительных средств, соответствующих принятому методу контроля или измерения, допускаемым погрешностям измерения, объему и типу производства, требованиям экономической целесообразности.

Источник

Технология контроля качества деталей

Технология контроля качества деталей является частью производственного процесса и неотъемлемой составляющей технологического процесса. Технология контроля должна разрабатываться одновременно с технологическим процессом изготовления детали, сборки и регулировки узлов и приборов. Технология контроля представляет собой совокупность контрольных операций, включаемых в технологический процесс, и должна содержать: необходимое количество контрольных операций, последовательность расположения контрольных операций в технологическом процессе, методы и средства контроля.

Система обеспечения качества выпускаемой продукции на большинстве предприятий разрабатывается заводским Отделом главного технолога (ОГТ) и согласуется с Заказчиком. Рассмотрим систему, широко применяемую в производстве изделий высшего уровня ответственности и сложности. Контроль качества деталей необходим для эффективного управления качеством конечного агрегата (узла), для этого все детали, выполняемые на станках с ЧПУ, разделяют на классы в зависимости от эксплуатационной важности, а также конструктивно-технологических признаков. Методика определения Класса детали разрабатывается в ОГТ и оформляется в виде Стандарта предприятия. Детали разделяются на три и более класса.

Классификация деталей

Класс 1 включает в себя:

• по согласованию с Заказчиком детали — особой эксплуатационной важности, от качества выполнения которых зависит жизнь людей; это могут быть, например, детали систем управления подводных лодок, шасси самолетов и т.д.
• если согласование не требуется — детали высшей категории сложности с большим числом высокоточных размеров, обработка которых требует проведения нескольких разнородных операций на многофункциональном технологическом оборудовании с ЧПУ.

Класс 2 включает в себя:

• по согласованию с Заказчиком детали повышенной эксплуатационной важности, от качества выполнения которых зависит бесперебойная работа сложных систем, таких как автоматизированные производственные комплексы, навигационное оборудование и т.д.
• если согласование не требуется — детали повышенной сложности, содержащие высокоточные размеры, обработка которых требует, в частности, выполнения комплексных операций на станках с ЧПУ.

Класс 3 и ниже — детали общемашиностроительной сложности.

Каждой детали Класса 1 присваивается индивидуальное имя, например «14894-0032 07_18». Имя обычно включает в себя номер чертежа (14894-0032), а также индивидуальный шифр детали, содержащий порядковый номер партии (07) и номер детали в партии (18). Данное имя фигурирует во всех сопроводительных документах детали, включая эксплуатационные.

Деталям Класса 2 индивидуальное имя не присваивается; при этом имя присваивается партии в целом, например «16694-0007 76». Имя включает в себя номер чертежа (16694-0007) и порядковый номер партии (76). Имя партии фигурирует во всех сопроводительных документах детали.

Нелицензионное копирование и изготовление контрафактных деталей Классов 1 и 2 на отраслевых ремонтно-эксплуатационных предприятиях категорически запрещено. Очевидно, что детали Класса 1 с выгравированным именем подделать практически невозможно. Для исключения возможности контрафактного изготовления деталей Класса 2, не имеющих гравировки и как следствие улучшения контроля качества деталей, на них наносится специальное клеймо завода-изготовителя, содержащее определенный буквенно-цифровой код. Нанесение клейма либо гравировки производится на свободных малоответственных местах детали по отдельной технологической операции. Место расположения, текст и общий вид клейма либо гравировки указывается на отдельном маршрутном эскизе.

Контроль качества выпускаемой продукции

Выполнение деталей Класса 2 сопровождается оформлением Группового Технологического Паспорта (табл. 1). В основную надпись паспорта вносятся номер чертежа и порядковый номер партии, а также первоначальное количество деталей в партии. В паспорте перечислены все технологические операции в строгом соответствии с комплектом технологической документации (ТД). Напротив обозначения очередной операции записывается количество деталей, которые передаются для дальнейшей обработки. Очевидно, что по мере выполнения деталей их количество из-за возникающих отбраковок немного снижается. Напротив обозначения каждой операции в паспорте проставляются личные подписи лиц, ответственных за ее выполнение (обычно это Исполнитель и Контролер БТК), а также делаются записи о выявленных производственных дефектах.

Источник

Методы контроля

Визуальный и акустический методы. Визуальный и акустический методы контроля деталей или соединений неработающих механизмов весьма просты, но не точны и малонадежны. Их применяют для отыскания видимых повреждений: крупных трещин, отколов, поломок, пробоин и выкрашивания.

Визуальный метод заключается в осмотре деталей невооруженным глазом. В отдельных случаях применяются лупы 5. 10-кратного увеличения или микроскопы. Особое внимание при этом обращается на поверхности, расположенные в зонах высоких тепловых и механических нагрузок, а также в зонах концентрации напряжений.

Акустический метод основан на различии тонов звука при обстукивании исправных деталей и с трещинами, деталей с нормальной и ослабшей посадкой (например, бандажей колесных пар, различного крепежа) и т.д. Акустический метод с применением современных измерительных приборов начинают широко использовать для технической диагностики действующих механизмов без их разборки.

Метод опрессовки. Сущность этого метода заключается в том, что полость детали заполняют водой, керосином, топливом, маслом или сжатым воздухом и создают определенное давление. О наличии повреждения (трещины, раковины, различные поры) судят по «потению» или образованию жидкости на поверхности детали, шипению или появлению пузырьков воздуха, когда контролируемое изделие опущено в воду.

Эффективность контроля повышается, когда проверяемое изделие опрессовывают жидкостью, нагретой до температуры, при которой оно эксплуатируется. Например, опрессовку секций теплообменника, блока цилиндровых крышек ведут водой, нагретой до 60. 75 «С. Горячая жидкость повышает надежность испытаний. Объясняется это тем, что при нагревании опрессовочная жидкость становится более текучей (менее вязкой), кроме того, быстрее размягчаются загрязнения, закупоривающие поры и трещины. Недостатком этого метода является то, что им нельзя выявить несквозные трещины, а также сквозные трещины, плотно забитые отложениями.

Цветная дефектоскопия. Цветная дефектоскопия применяется для контроля состояния деталей из черных и цветных металлов, пластмасс и твердых сплавов, которые имеют пороки, выходящие на поверхность. В основе метода лежит способность определенных жидкостей, имеющих чрезвычайно высокую капиллярность, слабое поверхностное натяжение и малую вязкость, проникать в самые тончайшие трещины деталей.

Деталь, подлежащую контролю, очищают физико-химическими способами, обезжиривают, а затем погружают в проникающую жидкость или наносят ее на поверхность детали. По истечении 5. 10 мин, когда жидкость проникнет глубоко в трещины и поры, деталь промывают проточной холодной водой или 5 %-ным раствором кальцинированной соды. Затем деталь сушат (обычно подогретым сжатым воздухом) и покрывают мелким сухим микропористым порошком силикагеля или водным раствором каолина или мела (на 1 л воды — 600.700 г каолина или 300.400 г порошка мела). Нанесенный на поверхность детали каолин или мел должен высохнуть. Если деталь имеет трещину, то проникающая жидкость из нее под действием капиллярных сил заполняет микропоры силикагеля (каолина или мела), который действует как промокательная бумага. В результате над трещиной появляется цветная линия, копирующая форму и размеры трещины. По ширине этой линии (жилки) судят о глубине трещины: чем она шире, тем глубже трещина.

В качестве проникающей жидкости может служить состав, приготовленный из 80 % керосина, 20 % скипидара и 15 г краски «Судан IV» на 1 л смеси. Можно применять также состав из 75 % керосина, 20 % трансформаторного масла и 5 % антраценового масла и другие составы. Наиболее активными индикаторами являются составы шубикол и норикол.

По сравнению с другими метод цветной дефектоскопии более нагляден, прост и дешев. Он позволяет контролировать детали в собранных узлах или конструкциях, не разбирая их, обладает хорошей результативностью, особенно при комнатной температуре, и уступает по эффективности только магнитному методу. К недостаткам следует отнести необходимость сушки громоздких и тяжелых деталей, которая сопряжена с большими трудностями.

Магнитная дефектоскопия. Магнитную дефектоскопию применяют для контроля деталей из металлов, которые могут быть намагничены. Этот метод позволяет обнаружить усталостные и закалочные трещины, волосовины, включения и другие пороки металла, выходящие на поверхность. Сущность метода заключается в следующем. Деталь намагничивают. При наличии на ее поверхности трещины процесс намагничивания сопровождается (вследствие изменения магнитной проницаемости) концентрацией магнитных силовых линий на заостренных кромках трещины и образованием в этих местах магнитных полюсов. Если на такую деталь нанести ферромагнитный порошок, то под действием сил магнитного поля частицы порошка будут скапливаться и удерживаться на том месте, где трещина выходит на поверхность. Частички порошка будут как бы обрисовывать контур трещины, т. е. показывать ее месторасположение, форму и длину.

В качестве искателя дефекта используют ферромагнитные порошки (мягкая сталь, кузнечная окалина и крокус, т. е. окись железа), доведенные до пылевидного состояния (поперечный размер частиц 50. 60 мкм). Лучшими магнитными свойствами обладает порошок из мягкой стали. Жидкой основой для смеси служат органические масла или их смеси с керосином. Обычно в 1 л жидкости рекомендуется добавлять 125. 175 г порошка окиси железа или 200 г порошка из мягкой стали.

Этот метод очень эффективен при выявлении поверхностных дефектов; испытания деталей быстры, надежны, дешевы и наглядны. К недостаткам следует отнести трудности, возникающие при размагничивании громоздких деталей (коленчатые валы, блоки и т.д.), недоступность непосредственного контроля деталей в узлах или конструкциях без их разборки, а также невозможность контроля деталей из пластмасс, цветных металлов и сталей аусте-нитного класса.

Существуют два способа намагничивания деталей: полюсное и бесполюсное. При полюсном способе деталь намагничивают электромагнитом или соленоидом (намагничивающей катушкой), при этом в детали возникают продольные силовые линии (рис. 2.8). При бесполюсном способе сплошная деталь намагничивается включением ее в цепь тока, а полая деталь — с помощью массивного проводника, помещенного внутри детали и включенного в цепь источника питания (рис. 2.9). В этом случае в детали возникают поперечные магнитные силовые линии.

Наибольшее распространение в условиях локомотивных депо нашли следующие магнитные дефектоскопы переменного тока: круглые ДГЭ-М, седлообразные ДГС-М (рис. 2.10) и настольные ДГН. Все эти дефектоскопы относятся к числу соленоидных приборов, отличающихся друг от друга конструктивным оформлением. Они предназначены для выявления поперечных трещин у деталей, которые могут уместиться в отверстии дефектоскопа. Несколько иную конструкцию имеет дефектоскоп, служащий для отыскания трещин у адаптерных отверстий.

Общим для этих дефектоскопов является то, что контроль деталей осуществляется при действующем магнитном поле, т.е. при включенном дефектоскопе. Исследуемая деталь может охватываться намагничивающей катушкой полностью (ДГЭ, ДГН) или частично (ДГС).

Каждый из указанных дефектоскопов имеет следующие основные части: корпус, намагничивающую катушку, состоящую из двух или более изолированных друг от друга секций, стальной сердечник, служащий магнитопроводом, и выключатель. Исправность дефектоскопа и качество магнитной смеси или сухого порошка проверяют контрольным эталоном (стальной валик, часть бандажа и т.д.) с естественными трещинами или хорошо зачека-ненной искусственной вставкой.

В процессе контроля, т.е. во время поливки магнитной смесью и осмотра детали, дефектоскоп должен оставаться на детали и быть включенным. В случае скопления на каком-либо участке поверхности детали магнитного порошка в виде характерной темной жилки, указывающей на наличие трещины, это место обтирают и вновь проверяют, но более внимательно. Дефектное место очерчивают мелом.

Намагниченные детали могут длительное время притягивать к себе стальные опилки и частицы, которые особенно опасны для трущихся деталей подшипниковых узлов. Поэтому детали, подвергнутые контролю, размагничивают. Для этого деталь, находящуюся внутри включенного дефектоскопа, постепенно удаляют от дефектоскопа (или дефектоскоп от детали) на расстояние не менее 1. 1,5 м. После этого дефектоскоп выключают. Полностью размагниченная деталь не должна притягивать стальную пластинку или опилки.

Ультразвуковая дефектоскопия. Ультразвуковую дефектоскопию применяют для отыскания глубинных пороков, т. е. пороков, не выходящих на поверхность деталей.

Этот вид дефектоскопии основан на свойстве ультразвуковых колебаний с частотами выше 20 кГц проникать в толщу любого твердого или жидкого тела и отражаться от границ раздела двух сред (воздух — металл, инородные включения — металл, жидкость — газ и т.д.).

Ультразвуковую дефектоскопию можно осуществить двумя методами: акустической тени и отраженного эха. В первом случае контролируемое изделие располагают между двумя искателями, один из которых посылает ультразвуковые колебания, а другой их принимает. Вследствие этого за дефектом образуется «акустическая тень». Во втором случае, т.е. при способе отраженного эха, оба искателя располагают на какой-либо стороне детали и искатель-приемник воспринимает лишь ультразвуковые колебания, отраженные от дефекта. Метод акустической тени обладает сравнительно малой чувствительностью, поэтому большее распространение получил метод отраженного эха.

Наиболее существенным достоинством ультразвуковой дефектоскопии является возможность выявления глубинных дефектов как у отдельных деталей, так и у деталей, находящихся в собранных узлах и конструкциях, независимо от материала, из которого они изготовлены. Например, можно выявить дефекты подступич-ных частей оси колесной пары, на шейках коленчатого вала, не снятого с дизеля, болтах крепления полюсов тягового электро-

Рис. 2.11. Схема ультразвукового дефектоскопа: 1 — электронно-лучевая трубка; 2 — генератор развертки; 3 — усилитель; 4 -импульсный генератор; 5 — приемный искатель; 6 — передающий искатель; 7 —

контролируемое изделие двигателя, зубьях шестерен тяговых редукторов, находящихся под тепловозом, и т.д.

К недостаткам этого метода следует отнести необходимость изготовления «своего» искателя для проверки каждого типа изделия с учетом его формы, размеров и материала. Нужна также предварительная тщательная обработка контролируемой части изделия. Кроме того, ультразвуковой контроль требует знания особенностей работы аппаратуры и навыков по расшифровке дефектов.

Для ультразвукового контроля в локомотивных депо используют дефектоскопы, работающие по методу отраженного эха (рис. 2.11). Импульсный генератор 4 через равные промежутки времени посылает короткие электрические импульсы на пьезоэлектрическую пластинку передающего искателя 6, который преобразует импульсы в ультразвуковые и направляет в контролируемое изделие 7. Одновременно с этим вступает в работу генератор развертки 2. При отсутствии дефекта ультразвуковые колебания отражаются от противоположной поверхности изделия (дна) и воспринимаются такой же (или той же) пластиной приемного искателя 5, где они вновь преобразуются в электрические импульсы, которые поступают в усилитель 3, а затем на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 1. На ее экране возникает так называемый донный сигнал. При наличии в изделии дефекта часть ультразвуковых колебаний вначале отразится от него (эхо-сигнал), а остальная часть отразится от противоположной стороны изделия (донный сигнал). Усиленный эхо-сигнал попадает на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки раньше донного. Вследствие этого на экране левее донного сигнала появится эхо-сигнал от дефекта. Прием эхо-сигналов происходит в промежутке между двумя очередными электрическими импульсами генератора.

Для изготовления искателей используют керамические пластины титаната бария, плоские поверхности которых покрывают тонким слоем серебра. Конструктивное оформление и схема иска-

Рис. 2.12. Сдвоенный искатель к ультразвуковому дефектоскопу для определения поперечных трещин на коренных шейках коленчатого вала дизеля: 1 — пьезоэлектрическая пластина; 2 — катушка индуктивности; 3 — корпус; 4 — штепсельное гнездо; 5 — демпфер

Рис. 2.13. Искатель к ультразвуковому дефектоскопу для контроля зубьев шестерен тяговых редукторов: 1 — штепсельный разъем; 2 — электроизоляционная трубка;

3 — катушка индуктивности;

4 — демпфер; 5 — пластинка титаната бария; 6 — корпус;

а — угол щупа теля для обнаружения поперечных трещин показаны на рис. 2.12. Как видно, одна из пластин искателя служит для передачи, а другая — для приема ультразвуковых колебаний.

Устройство искателя к ультразвуковому дефектоскопу для контроля зубьев шестерен тяговых редукторов тепловозов отражено на рис. 2.13.

Источник