6.13 Характеристика методов контроля материалов.

В настоящее время наиболее широко применяются следующие методы контроля деталей:

• контроль всех деталей нагружением;

• контроль отдельных деталей (или образцов) с их разрушением;

• контроль всех (или нескольких из партии) деталей без разрушения.

При контроле деталей нагружением применяются нагрузки, превышающие эксплуатационные, но меньшие, чем разрушающие. Такому контролю (часто в совокупности с другими методами контроля) подвергаются обычно газовые баллоны, различные силовые цилиндры гидравлических и пневматических систем, стволы охотничьих ружей, многие детали транспортных и подъемных механизмов и др. После контроля нагружением целесообразно проконтролировать деталь приемлемым для нее неразрушающим методом контроля, так как могли вскрыться или появиться трещины. Если эти трещины своевременно не обнаружить, то в дальнейшем в процессе эксплуатации они могут явиться причиной усталостного разрушения детали.

Разрушающим испытаниям могут подвергаться образцы, заготовки, детали, узлы, машины в целом и системы машин. Разрушающие испытания позволяют получить показатели назначения, надежности и технологичности продукции. Получение показателей надежности машин и их элементов методом разрушающих испытаний является сложной задачей и рассматривается в специальной литературе. Многие показатели назначения и технологичности материалов, заготовок и деталей машин определяются стандартными методами разрушающих испытаний.

Оценка качества материалов основывается на знании их свойств. Показателями качества конструкционных материалов являются их механические свойства, определяемые при механических испытаниях. Механическими испытаниями выявляется способность металла сопротивляться деформации или деформироваться под действием нагрузки; определяются пределы, до каких металл способен выдерживать внешние нагрузки без разрушения.

Определение показателей механических свойств материалов проводится с целью контроля качества материалов, применяемых в производстве, контроля качества деталей на различных стадиях технологического процесса их изготовления.

Показатели механических свойств материалов зависят от конкретных условий, при которых они получены. В связи с этим применяются различные виды и методы механических испытаний металлов, позволяющие характеризовать их свойства в различных условиях, по возможности близких к условиям, в которых они будут эксплуатироваться.

В зависимости от характера действующей на металл нагрузки механические испытания подразделяются на следующие: статические, динамические (ударные); испытания при повторно-переменном нагружении (испытания на выносливость); кратковременные и длительные. В зависимости от температуры испытаний их подразделяют на испытания при низких, обычных и высоких температурах.

В отдельную группу выделяются технологические испытания: на сплющивание, скручивание, перегиб, загиб и др. Иногда проводят натурные испытания механических свойств изделий на стендах, однако такие испытания трудоемки и дорогостоящи, им всегда предшествуют определения механических свойств материалов на образцах.

При разрушающих испытаниях детали подвергаются разрушению под действием механических нагрузок или разрезаются, чтобы можно было исследовать деталь внутри. Чаще при разрушающих методах контроля испытаниям подвергается только часть детали. Так, при испытаниях на растяжение из детали вырезают образец.

Естественно, что детали, которые в дальнейшем будут использоваться в изделиях, не могут подвергаться контролю разрушающими методами.

Преимущество методов разрушающего контроля заключается в том, что они дают возможность получить количественные характеристики. Правда, при каждом испытании получают обычно одну характеристику (например, предел выносливости, твердость и т.д.). Для получения при разрушающем контроле достоверных данных о всей партии деталей необходимо, чтобы свойства контролируемых деталей не имели заметного различия. В противном случае результаты разрушающего контроля могут не соответствовать поведению деталей в эксплуатации.

При использовании методов разрушающего контроля невозможно в партии отделить хорошие детали от бракованных. Если партия целиком бракуется по результатам разрушающего контроля, то в ней оказываются забракованными и хорошие детали. В этом случае, если стоимость хороших деталей в забракованной партии значительна, целесообразно провести сортировку партии с помощью методов неразрушающего контроля.

Методы разрушающего контроля являются выборочным контролем. Но в настоящее время выборочный контроль ответственных деталей, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, не может гарантировать их эксплуатационную надежность и поэтому является недостаточным. Надежные результаты при контроле таких деталей, рассчитанных с минимальным запасом прочности, могут быть получены лишь при сплошном контроле неразрушающими методами.

Методы контроля без разрушения или повреждения контролируемого объекта включают все метоы определения или измерения свойств или характеристик материалов, деталей или изделий, которые не ухудшают их эксплуатационную надежность. К таким методам относятся не только те, которые принято называть «контроль неразрушающий (ГОСТ 18353-73), то также и другие, дающие возможность получать информацию об изделиях (или их деталях, узлах и агрегатах) без их повреждения.

Большинство методов неразрушающего контроля предназначено для определения качества или некоторых эксплуатационных характеристик контролируемого изделия (детали). При оценке значения неразрушающего контроля необходимо учитывать три наиболее важных положения:

во-первых, он позволяет проверить качество деталей до их эксплуатации и не допускает использования дефектных деталей в конструкциях; значит позволяет предотвратить катастрофы и аварии, а часто и гибель людей;

во-вторых, применение контроля без разрушения дает значительную экономию средств за счет отбраковки металла со скрытыми дефектами в самом начале производственного процесса, до дорогостоящей машинной обработки;

в-третьих, данные, полученные при контроле, дают возможность заводам возможность улучшить технологию, что в конечном счете уменьшает брак и непроизводительные расходы.

Рациональное использование методов неразрушающего контроля позволяет повысить качество продукции и дает большие экономические выгоды производству.

К методам контроля без повреждения контролируемого объекта можно отнести:

• внешний осмотр невооруженным глазом или с помощью оптических приборов;

• испытание агрегатов машин и машин в целом на стадиях, специализированных установках и приспособлениях для определения степени изменения рабочих параметров и выявления причин, приводящих к этим изменениям;

• контроль качества поверхности;

• контроль формы и геометрических параметров деталей, узлов и изделий в целом путем обмера;

• определение толщины металлических и неметаллических листов, труб, тонкостенных деталей, толщины металлически и неметаллических покрытий физическими методами контроля;

• выявление несплошности материала деталей и узлов (трещин, раковин, неметаллических включений и т.д.);

• определение структуры металла, его твердости; прочности, электропроводности, коэрцитивной силы ферромагнитных металлов, правильности выполнения процесса термической обработки сплавов, сортировку сплавов по маркам и т.п. с помощью физических методов контроля.