Дефектация деталей машины

При ремонте для обнаружения  трещин и других пороков применяют  методы гидравлических испытаний, керосиновой  пробы, красок, люминесцентный, вихревых токов, намагничивания, ультразвуковой и др.

Первые пять методов применяют  только для обнаружения трещин. Остальные  являются универсальными и позволяют  обнаружить на деталях не только трещины, но и внутренние пороки металла (поры, раковины и т.п.).

Метод гидравлических испытаний применяют при обнаружении трещин в полых деталях (баки, головки блоков, радиаторы, трубопроводы и т.д.).

При испытании полости  деталей заполняют водой или  дизельным топливом, создают заданное техническими условиями давление и  затем, после выдержки, осматривают  деталь или узел. О наличии трещин судят по подтеканию жидкости. Трещины можно обнаружить, используя сжатый воздух. Внутренние полости заполняют сжатым воздухом, а баки погружают в ванну с водой. Выходящий из трещины воздух обнаруживается по пузырькам над поверхностью воды. Как правило, давление при опрессовке в 1,5... 2 раза превышает рабочее давление детали. Этим методом можно обнаружить сквозные, сравнительно большие трещины.

Метод керосиновой пробы заключается в следующем. Поверхность проверяемой детали смачивают керосином. После выдержки в течение 1...2 мин эту поверхность насухо протирают и покрывают мелом. Керосин, проникший в трещины, выступает на поверхность мелового покрытия, четко определяя границы трещины. Этот метод очень прост, не требует специального оборудования и поэтому широко используется, особенно при проверках рам. Однако с помощью такого метода невозможно выявить трещины шириной менее 0,03...0,05 мм.

Метод красок основан на способности красок к взаимной диффузии. Для обнаружения трещин поверхность детали обезжиривают бензином и покрывают красной краской, которую через 5...6 мин смывают растворителем. После этого поверхность покрывают белой краской. Красная краска выступает из трещины и окрашивает белое покрытие, обозначая границы трещины. Наша промышленность выпускает дефектоскопы (ДМК-1, ДМК-2), предназначенные для обнаружения трещин этим методом. Метод красок позволяет обнаруживать трещины шириной не менее 0,01...0,03 мм и глубиной до 0,01...0,04 мм.

Люминесцентный  метод дефектоскопии основан на способности некоторых веществ светиться под воздействием ультрафиолетовых лучей (люминофоры).

Для выявления трещин на поверхность детали наносят люминофор. После выдержки 5...6 мин люминофор  с поверхности удаляют, затем  наносят слой талька с целью извлечения люминофора из трещины. Впитанное тальком флюоресцирующее вещество ярко светится в ультрафиолетовых лучах (рис.2).

Рис.2. Схема люминесцентной дефектоскопии:

    1 -деталь с дефектом; 2 -световой фильтр; 3- ртутно-кварцевая  лампа; 4 -излучение; 5 - люминофор в  трещине

Контроль деталей на отсутствие трещин этим методом производят на специальных люминесцентных дефектоскопах.

В качестве источника ультрафиолетовых лучей применяют ртутно-кварцевые лампы. В качестве люминофоров используют твердые или жидкие вещества. Из твердых чаще всего применяются проявляющие порошки окиси магния, углекислого магния или их смесь. Порошки втираются в полость возможного дефекта, где и остаются. Предпочтительным является применение жидких люминофоров, так как они легко проникают в полость трещины.

В качестве люминофоров используют антраценовое масло в смеси с  керосином (80%) и трансформаторным маслом (15%). Эта смесь дает светло-голубое  свечение. Используется также дефектоль  или нориол, который представляет собой продукт перегонки нефти  норийского происхождения (месторождение  в Грузии). Эти вещества дают зелено-желтое свечение.

В последнее время используется в качестве люминофора раствор поликонденсированных ароматических углеводородов в керосиногазойлевой фракции нефти - шубикол.

     Люминесцентный  метод позволяет выявить только  поверхностные дефекты. Этот метод  применяется для обнаружения  трещин в деталях из любых  материалов, включая немагнитные,  для которых невозможно использовать  более эффективные методы магнитной  дефектоскопии. Люминесцентный метод  дает возможность выявить трещины  шириной до 0,01 мм и глубиной 0,03...0,04 мм.

Метод намагничивания предусматривает предварительное намагничивание деталей. Магнитные силовые линии, проходя через деталь и встречая на своем пути дефект, огибают его как препятствие с малой магнитной проводимостью. При этом над местом трещины или раковины образуется поле рассеяния. Такую неоднородность магнитного поля обнаруживают частицами магнитного порошка, содержащегося во взвешенном состоянии в жидкости. Магнитный порошок из жидкости, которой поливают намагниченную деталь, притягивается к месту рассеяния магнитного поля и осаждается, обозначая место расположения трещины. Дефект выявляется наиболее отчетливо в том случае, когда трещины на рабочей поверхности ориентированы перпендикулярно направлению магнитных силовых линий.

Метод магнитной  дефектоскопии достаточно чувствителен. Он позволяет выявить трещины шириной до 0,001 мм и другие дефекты (раковины, пустоты) размером до 1 мм, расположенные под поверхностью детали на глубине до 15 мм.

При дефектации деталей применяют  циркулярное намагничивание, намагничивание внешним полем и комбинированное. Циркулярное намагничивание (рис.3) осуществляется переменным или постоянным током большой силы (до 1000...4000 А). В установке используется переменный ток. Такие установки позволяют обнаружить поперечные трещины в сравнительно небольших и не очень сложных деталях.

Рис.3. Схема дефектоскопа циркулярного намагничивания:

1- стол с медной контактной  пластиной; 2 -деталь; 3- контактная пластина; 4 -кнопка пусковая; 5- кронштейн; 6 -трансформатор  понижающий; 7 - магнитный пускатель

Намагничивание  внешним полем обеспечивается соленоидом или замыканием магнитного поля деталью (рис.4, 5). Намагничивание соленоидом производится переменным или постоянным током и применяется для определения трещин в валах (валы КП, бортовых передач и т.п.).

Рис.4. Схема намагничивания детали соленоидом:

1- реостат; 2- деталь; 3- соленоид

    

Рис.5. Схема намагничивания наложением магнитного поля:

1 -выпрямитель; 2 - реостат; 3- электромагнит; 4- деталь

Намагничивание  способом замыкания деталью магнитного поля (см. рис.5) осуществляется для обнаружения поперечных трещин в деталях типа дисков, шестерен, пластин, колец и т.п.

Комбинированное намагничивание применяют для обнаружения поперечных и продольных трещин. При этом создается вихревое магнитное поле. Оно образуется при действии продольного постоянного поля электромагнита и циркулярного поля (рис.6). Этот метод используется для дефектации сложных по конфигурации деталей (распределительные валы, большие шатуны и т.д.).

Рис.6. Схема комбинированного метода намагничивания:

1. деталь; 2- электромагнит; 3- пластина; 4 –трансформатор

Иногда используется комбинация из циркулярного метода и метода соленоида. Такой комбинированный способ применяется  для проверки коленчатых валов двигателей.

Ультразвуковой  метод обнаружения трещин основан на способности ультразвука при прохождении через металл деталей отражаться от границы раздела двух сред, в том числе и от дефекта. В зависимости от способа приема сигнала, поступающего от дефекта, различают метод подсвечивания и импульсный.

Метод подсвечивания основан на улавливании звуковой тени за дефектом. В этом случае излучатель ультразвуковых колебаний находится по одну сторону дефекта, а приемник - по другую, что не всегда удобно. Поэтому наибольшее применение получил импульсный метод (ультразвуковая локация). Реализация такого метода не требует излучателя и приемника. Излучатель работает импульсами: вслед за посылкой сигнала он автоматически переключается в режим приема отраженных сигналов.

В качестве излучателей (приемников) используют пластины из титаната бария (ВаТi ), у которого пьезоэффект почти  в 500 раз выше, чем у кварца.

На рис.7 приведена схема  импульсного ультразвукового дефектоскопа. При импульсном методе к детали подводят излучатель (щуп). Если дефекта в  детали нет, то ультразвуковой импульс, отразившись от поверхности детали, возвращается обратно и возбуждает электрический сигнал в приемнике. На экране электронно-лучевой трубки видны два всплеска: слева - импульс  а, отраженный от начальной поверхности детали (место постановки щупа); справа - отраженный от противоположной стороны импульс в. Если в детали имеется дефект, то импульс отражается от его поверхности и на экране трубки появляется промежуточный всплеск б. Сопоставляя расстояния между импульсами на экране трубки и толщину детали, можно определить глубину залегания дефекта.

Рис.7. Схема импульсного  ультразвукового дефектоскопа:

1- деталь; 2- излучатель (он  же приемник) ультразвуковых колебаний; 3 -генератор импульсов; 4- усилитель  сигналов; 5- электронно-лучевая трубка; 6, 7 -отклоняющие пластины;8- блок  питания; 9- развертывающее устройство