Список используемых сокращенийНК –неразрушающий контроль
РУЗК – ручной ультразвуковой контроль
АУЗК – автоматизированный ультразвуковойконтроль
ЛНМК – лаборатория неразрушающих методовконтроля
СНК – система неразрушающего контроля
Аннотация
Работа посвящена совершенствованию системынеразрушающего контроля изделий на предприятиях машиностроительного профиля.
Произведен анализ системы неразрушающегоконтроля на предприятиях. Представлены общие сведения и основные требованияпредъявляемые к контролю. Описаны основные виды и характеристики дефектов обнаруживаемыхв процессе сканирования. Выделены основные факторы влияющие на качествонеразрушающего контроля.
С целью повышения эффективности системынеразрушающего контроля предложен процессный подход. Определено место контроляна различных этапах процесса изготовления изделий, структура и средствауправления. На примере предприятия ОАО «Тяжпромарматура» реализован процессныйподход к организации НК.
Рассмотрена перспектива автоматизированнойсистемы неразрушающего контроля деталей и узлов машин и основные направления еесовершенствования. На основе совершенствования обобщений экспериментальныхданных выполнен сравнительный анализ ручного и автоматизированного контроля.
/>В результате проведенной работ на основе процессного подхода предложенкомплекс средств и мероприятий по повышению эффективности НК в процессепроизводства изделий машиностроительного профиля.
Содержание
Введение
Глава1. Анализ системы неразрушающего контроля на предприятиях
1.1Общие сведения о неразрушающем контроле и требования к нему
1.2Виды и характеристики дефектов контролируемых объектов обнаруживаемых на основныхэтапах жизненного цикла изделий
1.3Причины «перебраковки» и пропуска дефектов в процессе контроля
1.4Факторы, влияющие на качество неразрушающего контроля изделий
1.5Недостатки организации системы контроля на предприятиях
Глава2. Процессный подход к системе неразрушающего контроля
2.1Место НК в процессе производства
2.2Организация неразрушающего контроля
2.3Проведение дефектации и управление несоответствующей продукцией
/>Глава 3. Перспективаавтоматизации системы неразрушающего контроля изделий на предприятияхмашиностроительного профиля
3.1Комплексная технология АУЗК
3.2Сопоставление результатов АУЗК и РУЗК
Заключение
Списокиспользованных источников
Введение
Повышение уровня надежности и увеличениересурса машин и других объектов техники возможно только при условии выпускапродукции высокого качества во все отраслях машиностроения. Это требуетнепрерывного совершенствования технологии производства и методов контролякачества. В ряде случаев выборочный контроль исходного металла, заготовок,полуфабрикатов и готовых изделий ответственного назначения не гарантирует ихвысокое качество, особенно при серийном и массовом изготовлении. В настоящеевремя все более широкое распространение получает 100%-ный неразрушающийконтроль продукции на отдельных этапах производства.
Задача существенного улучшения качествапромышленной продукции, а, следовательно, повышение надежности и долговечностимашин может быть успешно решена при условии совершенствования производства иметодов контроля качества продукции.
Контроль качества продукции заключается впроверке соответствия показателей ее качества установленным требованиям.Важными критериями высокого качества деталей машин являются физические,геометрические и функциональные показатели, а также технологические признаки качества,например, отсутствие недопустимых дефектов типа нарушения сплошности материала,и покрытия, геометрических размеров и чистоты обработки поверхности требуемымтехнической документацией и др.
В современных условиях стремительногонаучно-технического прогресса роль неразрушающего контроля значительновозросла. Его применение на машиностроительных заводах и при эксплуатации машинв различных областях народного хозяйства дает значительный технический иэкономический эффект. Использование его в эксплуатации позволяет обеспечитьвысокую надежность и долговечность машин.
Глава 1. Анализ системынеразрушающего контроля на предприятиях
1.1Общие сведения о неразрушающем контроле и основные требованияк нему
Применение НК предшествует разработкамодели, отражающей изменение свойств материалов и изделий по характернымпризнакам. НК заключается в проверке физическим методом соответствияпоказателей качества контролируемой продукции установленным требованиям безнарушения ее свойств, функционирования и пригодности к применению.
Существующие средства НК предназначены длявыявления дефектов типа нарушения сплошности материала изделий; оценкиструктуры материала изделий; контроля геометрических параметров изделий; оценкифизико-химических свойств материала изделий.
НК основан на получении информации окачестве проверяемых материалов и изделий при взаимодействии их с веществамиили физическими полями в виде электрических световых, звуковых или иныхсигналов. Современные методы НК в соответствии с ГОСТ 18353-79 подразделяютсяна девять основных видов: радиационный, акустический, магнитный, вихретоковый,электрический, радиоволновой, тепловой, оптический, а также проникающимивеществами (молекулярный).
Методы каждого вида НК классифицируют похарактеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемымобъектом, первичным информативным признакам и способам получения первичной информации.
· МАГНИТНЫЙ КОНТРОЛЬ – основан на анализе взаимодействия магнитного поля сконтролируемым объектом. Физические основы магнитного контроля заключаются виспользовании магнитных свойств материалов, в частности, размагничивающегофактора, магнитного сопротивления и преломления магнитных силовых линий.
· ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ – основан на регистрации параметров электрическогополя, взаимодействующего с контролируемым объектом, или возникающего вконтролируемом объекте в результате внешнего воздействия.
· ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ – основан на взаимодействии электромагнитного полявихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов,наводимых в контролируемом изделии, плотность которых зависит от свойств материалов.
· РАДИОВОЛНОВОЙ КОНТРОЛЬ – основан на использовании взаимодействиярадиоизлучений с материалами контролируемых изделий. Он наблюдается в процессепоглощения, дифракции, отражения, преломления падающей волны или взаимодействияпадающей или отраженных волн. Кроме того, в радиодефектоскопии могутиспользоваться специфические резонансные эффекты взаимодействия радиоволновогоизлучения.
· ТЕПЛОВОЙ КОНТРОЛЬ – основан на регистрации изменений тепловых илитемпературных полей контролируемых объектов, вызванных дефектами.
· ОПТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ – основан на взаимодействии светового излучения споверхностью контролируемого объекта. При падении света с потоком излучения наматериал происходит разложение его на составляющие. В зависимости от свойств материалаэто разложение может быть различным.
· АКУСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ – основан на использовании ультразвуковых волн.Колебания в деформируемой среде распространяются в виде волны. Совокупностьчастиц, обладающих одинаковой фазой колебаний, образует поверхность или фронтволны. Фронт волны расположен перпендикулярно к направлению распространению волны.
· МОЛЕКУЛЯРНЫЙ (КОНТРОЛЬ ПРОНИКАЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ) – основан на прониканиивеществ и регистрации индикаторного рисунка открытой поверхности.
· РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ – основан на регистрации и анализе ионизирующегоизлучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. К ионизирующимизлучениям относят рентгеновские и гамма-излучения, а также потоки заряженныхили нейтральных частиц. Рентгеновское излучение является электромагнитнымизлучением и возникает в рентгеновской трубке при торможении ускоренныхэлектронов. Кинетическая энергия тормозящих электронов превращается вэлектромагнитную энергию, излучаемую в виде фотонов.
К НК предъявляются следующие основныетребования:
1) возможность осуществленияэффективного контроля на различных стадиях изготовления, в эксплуатации иремонте изделий;
2) возможность контроля качествапродукции по большинству заданных параметров;
3) согласованность времени,затрачиваемого на контроль, с временем работы другого технологического оборудования;
4) высокая достоверность результатовконтроля;
5) возможность механизации иавтоматизации контроля технологических процессов, а также управления ими сиспользованием сигналов, выдаваемых средствами НК;
6) высокая надежностьдефектоскопической аппаратуры и возможность использования ее в различных условиях;
7) простота методики контроля,техническая доступность средств контроля в условиях производства, ремонта иэксплуатации.
В современных условиях при большомразнообразии методов и приборов необходим тщательный анализ для выбора наиболееэффективного и экономичного НК. Принцип выбора методов НК материалов и изделийосновывается на их классификационных признаках [5]. Основными признаками являются:характер взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом,первичная информационная характеристика, индикация первичной информации,окончательная информация. Каждый метод имеет свою область наиболее эффективногоприменения.
Для выбора методов или комплекса методовНК должны быть определены вид дефектов, подлежащих выявлению, объекты (зоны)контроля, их характеристики и условия контроля, а также должны быть заданы критериина отбраковку. По эти данным руководствуясь табл. 4 [1], определяют возможныеметоды, позволяющие решить поставленную задачу. Затем, принимая во вниманиекритерии на отбраковку, чувствительность и специфику методов, выбирают методы исредства НК для применения. При равной чувствительности предпочтение отдаетсятому методу, который проще и доступнее в конкретных условиях применения, укоторого выше достоверность результатов контроля и производительность.
Выбранные методы контроля полуфабрикатовфиксируются в нормативной технологической документации.
На практике в некоторых случаях могутвстретиться задачи, для решения которых применение того или иного широкораспространенного метода может оказаться недостаточно эффективным [4]. В этихслучаях научно-исследовательские институты и заводы промышленности разрабатываютновые специальные методы, средства и методики НК.
/>/>/>При выборе метода или комплекса методов для дефектоскопического контроляконкретных деталей или узлов необходимо учитывать, кроме специфическихособенностей и технических возможностей каждого метода, следующие основныефакторы: характер (вид) дефекта и его расположение, условия роботы деталей и ТУна отбраковку, материал детали, состояние и чистоту обработки поверхности,форму и размер детали,, зоны контроля, доступность детали и зоны контроля,условия контроля.
Характер (вид)подлежащих выявлению дефектов —важный фактор при выборе метода. В зависимости от происхождения дефекты различаютсяразмерами, формой и средой, заполняющей их полости. Так, например, трещиныимеют протяженную форму с различным раскрытием и глубиной. В полости трещинмогут быть окислы, смазка, нагар и другие загрязнения. Трещины характернырезкими очертаниями, а неметаллические включения, закаты и заковы часто бываютокруглой формы. Поэтому, учитывая особенности дефекта, который необходимообнаружить, выбирают метод ПК для падежного его выявления. Так, для обнаруженияповерхностных трещин с малой шириной раскрытия (0,5—5 мкм) на деталях изферромагнитных материалов наиболее эффективным является магнитный, а из немагнитныхматериалов — токовихревой или капиллярный метод и совершенно непригоден,например, рентгенографический. Для выявления внутренних скрытых дефектовцелесообразно применять радиационные или ультразвуковые методы.
Место расположениявозможных дефектов на детали. Дефектыподразделяют на поверхностные, подповерхностные (залегающие на небольшойглубине — до 0,5—1 мм) и внутренние (залегающие на глубине более 1 мм).
Для выявленияповерхностных дефектов применимы все методы, но в ряде случаев наиболееэффективны из них магнитопорошковый и капиллярные. Для обнаруженияподповерхностных дефектов эффективны ультразвуковой, токовихревой,магнитопорошковый, а внутренних — только ультразвуковой и методы просвечиванияионизирующими излучениями.
Условия работы детали: характер внешних нагрузок (статические, динамические,вибрационные), возможные перегрузки, внешняя среда, в которой работает деталь,возможность эрозионно-коррозионного поражения, температурные условия и др.Многие ответственные детали испытывают значительные знакопеременные нагрузки,работают в агрессивной среде, при высоких температурах и в запыленном воздухе(при работе, например, двигателей на земле). Ряд деталей подвергаетсяэрозионно-коррозионному воздействию. Любые конструктивные или производственныедефекты могут явиться очагами усталостного разрушения, особенно при работедетали в условиях сложного напряженного состояния или воздействия агрессивныхсред, ускоряющих разрушение.
Учет условий работыдеталей позволяет определить критические места конструкции и обратить на этиместа особое внимание при выборе метода и проведении контроля.
Технические условия на отбраковку определяют количественные критерии ее ииграют важную роль при выборе методов, обеспечивающих выявление только опасныхдефектов.
Например, для контроляповерхности лопаток газовых турбин вдали от кромок, где допускаются 'мелкиеточечные эрозионно-коррозионные поражения и микро-растрескивание,ограничиваются лишь двумя методами: визуально-оптическим и одним из капиллярных(люминесцентным, цветным) или токовихревым. Для контроля кромок, на которыхсогласно ТУ не допускаются никакие нарушения сплошности материала, применяюттри метода в комплексе, исходя из особенностей и технических возможностейкаждого метода: капиллярным — цветным проверяют наличие на всей поверхностиповерхностных трещин, пор, коррозионных поражении;
/>Если в ТУ отсутствуют строго определенные критериибраковки или нормы на отбраковку установлены неправильно (не на основеиспытаний, а исходя из страха риска), то возможна необоснованная отбраковкадеталей, что может нанести экономический ущерб.
Физические свойстваматериала деталей — это постояннодействующий фактор, определяющий в значительной степени выбор метода НК. Так,для применения магнитопорошкового метода материал детали должен бытьферромагнитным и однородным по магнитным свойствам структуры: не должно быть,например, карбидной полосчатости, аустенитных включений, резких переходов отодной структуры к другой, различающихся магнитными свойствами. Для токовихревогоконтроля материал должен быть электропроводным, однородным по структуре иизотропным.по магнитным свойствам. Для ультразвукового контроля на трещиныматериал также должен быть однородным, мелкозернистым по структуре, долженобладать свойствами упругости и малым коэффициентом затухания ультразвуковыхколебаний, а для капиллярных методов — должен быть непористым и стойким квоздействию органических растворителей.
Применение методовпросвечивания ионизирующими излучениями ограничивается лишь способностьюматериала поглощать данное излучение и толщиной материала.
Форма и размерыконтролируемых деталей. Некоторые методы (магнитный, капиллярный, просвечиваниерентгеновским и γ-излучением) могут применяться для контроля большинствадеталей различной формы и размеров. Детали простой формы можно проверять всемиметодами, в то время как применимость некоторых методов для контроля деталейсложной формы ограничена, например ультразвукового — из-за трудностирасшифровки результатов контроля и наличия мертвых зон — непрозвучиваемыхучастков; капиллярного — из-за трудности выполнения отдельных операций,особенно операций подготовки деталей к контролю и удаления с поверхностипроникающей жидкости.
Крупногабаритные изделияконтролируют, как правило, по частям.
Правильность монтажадеталей в производстве, состояние и взаимное расположение закрытых деталей впериод эксплуатации в собранных агрегатах проверяют только методамипросвечивания.
Зоны контроля. Контролю непосредственно на изделии подвергаютотдельные зоны. Определение зон контроля является важным фактором в выбореметода, так как знание их облегчает разработку методики и обнаружение дефектов.При этом следует иметь в виду, что методом вихревых токов практическиневозможно проверить зоны немагнитного материала непосредственно у неравномернораспределенных ферромагнитных масс; ультразвуковой контроль поверхностнымиволнами – неприменим, если в проверяемой зоне имеются резкие переходы от одногосечения к другому. Кроме того, в подлежащей ультразвуковому контролю зоне, какправило, не должно быть отверстий, заклепок, болтов и других отражателей ультразвуковойэнергии. В некоторых случаях контроль таких объектов возможен при условииприменения специальной методики и искательных ультразвуковых головок.
Для токовихревого контролярадиусы галтельных переходов должны быть не менее 2 мм, а для капиллярного и магнитопорошкового методов в зоне контроля не должно быть уступов с угломменее 90°, подрезов и наплывов металла. Ширина проточек, радиусы галтелей иотверстий в зоне капиллярного контроля должны быть не менее 3 мм.
Состояние и чистотаобработки контролируемой поверхности. Чувствительность методов, особенномагнитопорошковых и капиллярных, зависит от чистоты обработки контролируемойповерхности и наличия на ней защитных покрытий.
Проведем сравнительный анализ некоторыхметодов НК табл. 1