Контроль готового изделия

Категория:
Сварные соединения


Контроль готового изделия

Оценка качества выполнения сварки или пайки на готовом изделии производится по следующим признакам:
а) по наличию наружных дефектов;
б) по наличию внутренних дефектов.

Наружные дефекты контролируются внешним осмотром невооруженным глазом или с помощью луп и других устройств. В некоторых случаях для обнаружения мельчайших поверхностных дефектов используются такие специальные методы дефектоскопии, как метод проникающих красок и др.

Внешнему осмотру подвергаются все 100% деталей и изделий. Места соединений (швы, спаи) просматриваются до и после очистки. Для контроля внешним осмотром широко используются эталоны, т. е. узлы, в которых швы сварены в соответствии с требованиями технических условий. Для контроля размеров швов применяются специальные и универсальные шаблоны.

Для обнаружения внутренних дефектов используются различные методы дефектоскопии, пневмо- и гидроиспытания, механические, статические и динамические испытания.

Контроль без разрушения, позволяющий обнаруживать дефекты в материале деталей или готовых узлов, применяется как на заводах-изготовителях, так и при эксплуатации изделий.

Развитие физики в последние годы открыло большие возможности создания эффективных методов дефектоскопии, позволяющих проверить без разрушения качество сварных и паяных соединений в ответственных конструкциях. Таковы методы контроля, основанные на использовании ультразвука, магнитного поля, рентгено- и гамма-лучей и т. п., применяемые в зависимости от типа конструкции, поставленных требований и ряда других факторов.

Рис. 0. Электромагнитный дефектоскоп МД-138

Некоторые модели такой контрольной аппаратуры, область их использования и технологические возможности представлены на рис. 0 — 4.

Электромагнитные методы дефектоскопии служат для контроля ферромагнитных материалов. Чаще всего эти методы контроля применяются для узлов и деталей компактной формы — балок, кронштейнов, цилиндров, штоков и т. п. Установка для контроля состоит из перемагничиваю-щей катушки, двух магнито-проводов и двух полюсных щеток, контактирующих с проверяемой деталью. Один из дефектоскопов показан на рис. 0.

Флюоресцирующие суспензии и окрашивающие вещества применяют для контроля такйх узлов, которые трудно или невозможно проверить с помощью магнитного, ультразвукового или рентгенографического методов контроля.

Рис. 1. Люминесцентный дефектоскоп ЛД-2

Окрашивающие и флюоресцирующие вещества либо представляют собой готовую эмульсию, либо требуют применения эмульгаторов. В качестве люминесцирующего вещества применяется раствор нормола с лигроином или керосином (в пропорции 1:3). Осмотр изделия ведется при ультрафиолетовом облучении. В качестве окрашивающего вещества используется раствор цветного анилинового красителя (судан). Такой метод контроля отличается исключительно высокой разрешающей способностью. Выпускаются установки типа ЛД-2, 77ДМК-3 (рис. 1).

Ультразвуковая дефектоскопия является одним из наиболее перспективных методов контроля без разрушения. Более широко используются дефектоскопы, работающие по принципу приема и соответствующего преобразования отраженного импульса ультразвуковых колебаний. Принципиальная схема такого контроля с использованием призматических искателей представлена на рис. 2.

Принцип отражения луча и принцип затухания ультразвуковой энергии позволяют обнаруживать дефекты весьма малых размеров. Один из отечественных ультразвуковых дефектоскопов показан на рис. 3.

В настоящее время в авиационной промышленности все шире начинает применяться акустический импедансный метод дефектоскопии, основанный на измерении механического сопротивления в данной точке поверхности изделия. Метод является весьма эффективным средством выявления участков с отсутствием сцепления между обшивкой и остальными элементами многослойных клееных и паяных конструкций из самых различных материалов. В схему акустического импедансного дефектоскопа ИКС (рис. 4) включены датчик, генератор звуковой частоты, усилитель, релейное пороговое устройство и источник питания. При работе наконечник датчика прижимается к обшивке изделия. В месте непропая снижается жесткость обшивки и увеличиваются ее колебания; это улавливается датчиком. При наличии дефекта загорается расположенная в датчике сигнальная лампа. Производительность прибора зависит от величины допускаемого дефекта. При величине его в пределах площадки диаметром 2 см производительность составляет около 10 м2 поверхности изделия в час. Дефектоскоп предназначен для контроля как на производстве, так и в процессе эксплуатации и ремонта, когда контролируемые участки труднодоступны.

Рис. 2. Схема контроля сварных соединений ультразвуком: а — прямым лучом, б, в — отраженным лучом, 1 — призма искателя, 2 — пьезоэлемент, 3 — направление распространения пучка ультразвуковых колебаний, 4 — изделие, 5 — дефект

Рис. 3. Ультразвуковой дефектоскоп УЗД-7Э

Рентгенографические методы контроля без разрушения используются в дополнение к другим основным методам в зависимости от свойств контролируемого узла. Чем сложнее форма узла, сварного или паяного, тем больше преимуществ имеет рентгенографический метод контроля по сравнению с другими. Возможности контроля просвечиванием значительно расширяются с использованием источников гамма излучения (рис. 5). Контроль просвечиванием широко используется для паяных изделий.

При контроле клеесварных панелей просвечиванием для получения более четких результатов в клей добавляются иногда порошки металлов, увеличивающих поглощение (Pb, Nb, или Мо).

В настоящее время в отечественной и зарубежной промышленности ведутся большие работы по механизации и автоматизации этого способа контроля. При этом в первую очередь используется способ визуального просвечивания с применением электронно-оп-тических преобразователей, а также с изображением объекта через оптические линзы или на экране телевизора.

Схема просвечивания с применением электронно-оптического преобразователя приведена на рис. 6.

Рис. 4. Схема акустического импедансного дефектоскопа ИКС: 1 — проверяемое соединение, 2 — динамометрический пьезоэлемент датчика, 3 — излучающий пьезоэлемент датчика, 4 — отражающая масса датчика, 5 — сигнальная лампа, 6 — звуковой генератор, 7 — релейное устройство, 8 — выходной стрелочный индикатор, 9 — усилитель

Рис. 5. Гамма-установка ГУП-А-2М

При таком методе на экране наблюдения сразу же определяется наличие и характер дефектов в соединении. Работы, проведенные в этом направлении, показали, что эти новые устройства для рентгеноскопии увеличивают производительность контроля в 10 — 20 раз по сравнению с фотометодом. Однако чувствительность и разрешающая способность его несколько В меньше.

Отечественной промышленностью выпускается установка КС-1 с использованием рентгеновской установки РУМ-4.

При создании герметичных конструкций исключительно большое значение имеет плотность получаемых сварных или паяных соединений. В связи с этим очень важен и широко применяется контроль герметичности конструкций.

Испытания герметичности конструкций можно разделить на три основных категории:
1) испытание конструкций в процессе проектирования новых изделий;
2) испытание первых опытных образцов новых изделий;
3) испытание серийных изделий.

Испытания конструкций в процессе проектирования новых изделий проводятся на образцах по специально разработанным программам, максимально приближающим условия испытаний к эксплуатационным. В процессе проектирования герметичных агрегатов в большинстве случаев проводятся испытания герметичности экспериментальных моделей отсеков, а нередко и специально изготовленных натурных образцов в условиях, близких к эксплуатационным, с повторными нагружениями при разных температурах. В качестве одного из примеров можно привести программу испытаний натурных топливных отсеков при создании истребителя F — 8U (США) *.

1. Циклическое нагружение отсека избыточным давлением топлива в количестве 250 циклов при температурах от — 54° до +93 °С.
2. Вибрационные испытания в течение 25 час при избыточном давлении топлива.
3. 1000 циклов изгибающих нагружений при предельной нагрузке, действующей на отсек, с циклическим изменением избыточного Давления.

Подобные испытания позволяют создавать конструкции с высокой степенью надежности.

Испытания герметизированных конструкций в серийном производстве имеют основной целью регистрацию наличия или отсутствия течей, отыскание мест течей снаружи и внутри агрегатов. Иногда это представляет весьма серьезную задачу. В связи с этим в отечественной и зарубежной практике используется множество различных способов обнаружения неплотностей в сварных и паяных соединениях. Обычно первым этапом такой проверки большинства герметизированных конструкций (топливные баки, отсеки и т. п.) летательных аппаратов является испытание избыточным давлением воздуха или жидкости. Места течей при этом часто определяются с помощью мыльной пленки, наносимой на наружную поверхность изделия.

Например, фирма Martin использовала ее при предварительных испытаниях на герметичность сварных корпусов ракеты «Авангард». Таким способом можно определить течи величиной до 3 • 10~3 мм рт. ст. л/мин или 15 • 10~3 ат-л/час.

Фирма Douglas заменяет мыльную пленку пленкой из специальной пластмассы. Образующиеся в местах течей пузырьки, лопаясь, оставляют хорошо заметные следы.

Аналогичным образом места течей устанавливаются при подаче сжатого воздуха или газа в проверяемый агрегат, погруженный в воду. В этом случае определяются течи величиной до 1 • Ю-2 мм рт. ст. л/мин или 5• 10-2 ат -л/час.

Фирма Grumman (США) с успехом использует химический метод испытаний. Сварные или паяные швы снаружи покрываются тканевыми лентами, пропитанными фенолфталеином, а испытуемый агрегат заполняется парами аммиака под давлением 0,21 ат. В местах утечки паров аммиака фенолфталеин через 1 мин приобретает розовую окраску.

Аналогичный способ широко используется и во Франции, где фирмой Sud-Marine разработана специальная передвижная установка.

Метод контроля с использованием гелия обладает высокой чувствительностью. Неплотности, дающие утечку гелия Ю-3 мк рт. ст. л!сек обнаруживаются менее, чем за 5 мин. Выдержка до 12 час позволяет определять местоположение неплотностей с утечкой гелия Ю-4 — 5- Ю-5 мк рт. ст. л/сек. Высокая разрешающая способность метода позволяет часто исключить применение сложных электронных галоидных и массоспектрометрических тече-искателей, требующих высококвалифицированного обслуживания.

Некоторое применение находит также гидроиспытание герметичных конструкций. Так, фирма Rocketdyne Ford проводила такие испытания топливных отсеков снаряда «Редстоун».

Широкое распространение получает способ испытания герметичных агрегатов летательных аппаратов (особенно топливных отсеков) избыточным давлением керосина, обладающего исключительно высокой проникающей способностью. Для этого места соединений снаружи предварительно окрашиваются меловым раствором. К керосину иногда добавляются красители. Однако при этом способе возникает трудность в удалении керосина из неплотностей после испытания.

В США применяется также метод контроля с флюоресцирующими веществами, растворенными в воде, заполняющей испытываемый герметичный агрегат. В процессе проверки испытуемое изделие освещается ультрафиолетовыми лучами. Такой метод, по данным фирмы Rocketdyne позволяет обнаруживать практически все течи.

В последние годы за рубежом получили широкое распространение различные электронные течеискатели, работающие по принципу термоионного эффекта. В США, например, используется специальный прибор «Колометр», самописец падения давления, в который перед испытанием заливается четыреххлористый углерод. Последний быстро испаряется, и воздух вместе с парами поступает в испытательную установку. Проникающая способность смеси очень высока. В испытываемом отсеке в течение 15 мин поддерживается определенное давление. Если отсек герметичен, самописец записывает диаграмму в виде круга; если имеется падение давления в отсеке, то диаграмма отклоняется от круга, (фирма General Electric). Этот метод позволяет регистрировать течи величиной в 0,3 г газа в год.

В Англии используется специальный электронный течеискатель, регистрирующий наличие в воздухе весьма малых количеств паров галоидных соединений, проникающих из объекта испытания.

К этой группе методов относятся также широко применяемые способы обнаружения течей, основанные на использовании весьма высокой проникающей способности таких газов, как фреон и гелий. На этом принципе основаны гелиевые течеискатели ПТИ-6, ПТИ-4А (рис. 7). Чувствительность их при использовании гелия составляет 5 • 10~6 мк рт. ст. л/сек.

Чтобы обеспечить абсолютную надежность работы всех систем в полете, все большее количество агрегатов испытывается в условиях, близких к полетным или одинаковых с ними. С этой цел^ю широко применяются прочностные гидравлические и вибрационные испытания.

Гидравлические испытания обычно проводятся для изделий, работающих под высоким давлением (элементы шасси, сосуды, баллоны и т. п.), под давлением в 1,5 раза большим, чем рабочее. Испытания проводятся на специальных стендах. Схема поста гидравлических испытаний под высоким давлением приведена на рис. 68. Для полной безопасности испытуемый агрегат помещается в специальную бронированную камеру. Поэтому стенд состоит из двух частей — пульта управления и бронированной камеры. О герметичности судят по устойчивости стрелки манометра за время, указываемое в технических условиях. После гидравлических испытаний одним из описанных способов отыскивают место обнаруженных течей.

Целью вибрационных испытаний является установление участков конструкций, в которых рабочие режимы могут вызвать местные разрушения или образование несплошностей, появление течей и т. п.

Рис. 7. Схема гелиевого течеискателя типа ПТИ-4А: 1 — система откачки, 2 — трубопровод, 3 — баллон с гелием, 4 — струя гелия, 5 — проверяемый отсек, 6 — корпус, 7 — дроссельный кран, 8, 9, 11 — насосно-вакуумное оборудование, 10 — электроизмерительная схема, 12 — массо-спектрометр, 13 — контрольный прибор, 14 — звуковой сигнал

Вибрационные испытания проводятся на вибростендах, в которых испытываемое изделие закрепляется аналогично креплению его непосредственно на летательном аппарате. Схема вибростенда с эксцентричной вращающейся массой для испытания топливных баков приведена на рис. 9.

Режимы испытаний устанавливаются специальными техническими условиями. Например, для топливных баков амплитуда колебаний берется равной 0,5 мм, частота 1800 — 2000 кол/мин, продолжительность испытания 30 мин. Баки испытываются в заполненном состоянии.

Для узлов реактивных двигателей частота колебаний берется порядка 3000 кол/мин, амплитуда — 0,2 мм.

Эти режимы могут меняться в зависимости от типа конструкций, условий эксплуатации и ряда других факторов, определяемых в каждом конкретном случае.

После проведения вибрационных испытаний, как правило, узлы снова подвергаются испытаниям на герметичность.

Рассмотренные методы контроля готовых сварных или паяных узлов относятся к неразрушающим. Наряду с этим применяются и методы контроля с разрушением изделия. В ходе таких испытаний устанавливается способность узла выдерживать заданные расчетные нагрузки и определяются разрушающие нагрузки, т. е. фактический запас прочности. При этом проверяется правильность конструктивной формы изделия, конструкции и мест расположения соединений и т. п. При испытаниях узлов с разрушением схема нагру-жения должна как можно больше соответствовать условиям работы изделия.

Рис. 8. Схема установки для гидравлических испытаний сварных узлов: 1 — испытуемый узел, 2 — броневая стенка, 3 — «контрольный манометр, 4 — горловина для заливки системы, 5 — компрессор

Рис. 9. Схема стенда для вибрационных испытаний топливных баков: 1 — топливный бак, 2 — платформа стенда. 3 — демпферы, 4 — вибратор, 5 — узлы крепления бака

Количество изделий, подвергающихся испытаниям с разрушением, устанавливается техническими условиями и зависит от степени ответственности узлов, системы организации производства и степени его механизации.

В целом правильно организованный всесторонний контроль на всех этапах технологического процесса изготовления сварных и паяных узлов является одним из решающих условий повышения надежности и эксплуатационной долговечности летательных аппаратов.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум