Общие сведения . Качество машины зависит от качества ее узлов и деталей. Большинство ответственных деталей машин изготовляют из поковок, поэтому задачей кузнечного цеха или участка является не только выпуск определенного количества поковок, но и обеспечение их высокого качества. Эта задача может быть решена только при успешной организации технического контроля в цехе, на участке и рабочем месте.
Контроль качества продукции заключается в проверке соответствия показателей качества требованиям, установленным Государственными стандартами (ГОСТами), техническими условиями (ТУ) и другими документами.
Важными критериями высокого качества являются такие технологические признаки последнего, как отсутствие недопустимых дефектов в исходном материале, а также соответствие механических свойств, структуры металла, геометрических размеров и шероховатости поверхности деталей значениям, требуемым технической документацией.
Организация технического контроля на предприятии и ее виды. Контроль качества продукции на заводе осуществляют два отдела - технического контроля и государственного контроля. Изготовленная заводом продукция может быть отправлена заказчикам только после ее приемки представителями отдела госконтроля.
Разница между отделом технического контроля (ОТК) завода и отделом госконтроля заключается в следующем. ОТК, являясь одним из подразделений предприятия, не только контролирует качество продукции, но и выясняет также причины брака и активно воздействует на службы завода с целью его предотвращения на всех этапах производства деталей, узлов и машин в целом. Отдел госконтроля, представляющий интересы заказчика, проверяет, как правило, качество окончательной продукции (трактора, автомобиля, телевизора и т.д.); он является особым подразделением Госстандарта СССР на предприятии и не подчиняется руководству последнего.
Организационная структура ОТК на предприятии зависит от характера производства, объема и типа выпускаемой продукции. На большинстве предприятий в состав ОТК входят следующие подразделения: группа входного контроля, осуществляющая контроль и приемку поступающих на завод с других предприятий металл,отливки,поковки, комплектующие изделия и др.;
центральная заводская измерительная лаборатория, которая совместно с цеховыми лабораториями осуществляет контроль за состоянием и правильностью использования контрольно-измерительного инструмента, приборов,приспособлений; группа учета и анализа брака;
бюро технического контроля (БКТ), выполняющее контроль продукции в цехах завода.
Перечисленные подразделения подчиняются ОЖ завода; Ъ их штат входят старшие контролеры, контрольные мастера и контролеры.
Перед службой технического контроля в кузнечно-штамповочном цехе стоят следующие задачи:
предупреждение появления массового брака, что достигается своевременным обнаружением отклонений от технологических и технических условий и изъятием из производства изношенных штампов, неисправного инструмента, контрольных приборов и др.;
обнаружение бракованных поковок, изъятие их из основной массы годных поковок, оформление соответствующей документации с указанием годных и бракованных поковок и конкретных виновников брака;
контроль за соблюдением установленных припусков, контроль качества термической обработки, качества поверхности и др.;
систематический учет брака, анализ причин его появления, осуществляемый на основе долгосрочного сбора данных в цехе и у потребителя.
Служба ОТК обеспечивает круглосуточный контроль кузнечного производства на основных операциях, к которым относятся: разделка исходного металла на мерные заготовки, нагрев, ковка или штамповка, термическая обработка, отделочные операции, окончательная приемка поковок.
Эффективность технического контроля зависит от правильности выбора его вида. В зависимости от исполнителя различают технический контроль сотрудниками ОТК и контроль самими рабочими (самоконтроль) . Самоконтроль, например, при ковке заключается в проверке качества изготовленной поковки самим кузнецом. Те рабочие, которым доверен самоконтроль, имеют личное клеймо качества.
Технологический процесс изготовления сложных поковок может состоять из большого количества операций. В этом случае, чтобы предупредить возникновение окончательного брака, технический контроль осуществляют поэтапно. Предварительный контроль проводят с целью проверки качества исходного материала для предотвращения его обработки в случае обнаружения дефектов. Промежуточный межоперационный контроль выполняется чаще всего контролером ОТК, но иногда и персоналом цеха. Например, отбраковка поковок с явными дефектами может выполняться самими рабочими. Окончательный контроль является обязательной операцией при сдаче готовой продукции из цеха в цех или потребителю. Принятую или забракованную продукцию клеймят соответствующими клеймами и оформляют на нее необходимую документацию.
В зависимости от типа производства и его характера (массовое, серийное, опытное и др.) применяют различные средства контроля - механизированные и автоматизированные. В единичном же производстве, например, на участке ковки детали чаще всего изготовляют на универсальном оборудовании универсальным инструментом без использования специальной оснастки. В условиях такого производства применяют ручной контроль, который выполняют универсальными методами с использованием универсального контрольно-измерительного инструмента. Оснащение единичного производства специальными контролирующими устройствами экономически нецелесообразно, к тому же квалификация контролеров должна быть высокой.
Непрерывное усовершенствование организации контроля ведет к возникновению новых его форм. К одной из них относится система бездефектного изготовления изделий и сдача их службе контроля с первого предъявления. При бездефектной системе контролируют не только качество изделий, но и качество труда рабочих, их квалификацию, условия труда. Эта система позволяет разрабатывать комплекс организационных, технических и воспитательных мероприятий, обеспечивающих бездефектную работу всех подразделений производства. Бездефектная система труда может быть внедрена на любом предприятии и любом участке производства.
При изготовлении поковок ручной ковкой важнейшими видами технического контроля являются промежуточный и окончательный.
Технический контроль в кузнечном производстве . Для выявления и предупреждения брака в кузнечном производстве в общем случае применяют следующие виды контроля поковок (заготовок, деталей): наружный осмотр; контроль геометрических размеров; контроль химического состава; контроль с помощью неразрушающих физических методов; металлографический анализ; механические испытания. Перечисленные виды контроля могут использоваться и как промежуточные и как окончательные.
Наружный осмотр (визуальный контроль) чаще всего применяют в качестве промежуточного контроля, осуществляя его у молота, пресса или наковальни для отбраковки поковок с явными дефектами. После сглаживания и очистки от окалины наружный осмотр проводят как окончательный контроль для выявления видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов. Очистку от окалины осуществляют либо в галтовочных барабанах, либо дробью на дробеметных установках. Обдувку песком применяют крайне редко и только для очистки поковок из дорогостоящих сплавов, например титановых. Более мелкие и так называемые скрытые дефекты выявляют, подвергая поковки травлению и осматривая их с помощью лупы.
Наружным осмотром определяют и такие виды брака, как коробление, недопустимые заусенцы, а также брак, вызванный не до конца выполненными операциями по прошивке отверстий, обрезке облоя и др.
Контроль геометрических размеров поковок производится универсальным и специальным инструментом. Поковки, полученные ручной ковкой, чаще всего контролируют универсальным инструментом - штангенциркулем, кронциркулем и нутромером с секторной шкалой. При изготовлении большой серии поковок экономичнее и удобнее пользоваться специальным контрольным инструментом - скобами, шаблонами и другими контрольными приспособлениями.
Геометрические размеры сложных по форме и крупных поковок из дорогостоящих сплавов контролируют на разметочных плитах с помощью рейсмаса и разметочной линейки, а для повышенной точности измерений пользуются штангенрейсмасом (рис. 9.5). Разметка на плите является кропотливой и трудоемкой операцией, однако более экономично заранее установить пригодность поковки для механической обработки, нежели получить брак после многочисленных и дорогостоящих операций окончательной обработки.
При контроле геометрических размеров необходимо, чтобы базой для измерения служили такие точки поверхности поковки, которые в дальнейшем будут использованы в качестве баз для закрепления поковки на станке при ее механической обработке. Данное условие называют «правилом единства базы».
Высоту, ширину, длину, а также диаметр поковки измеряют линейкой, штангенциркулем, обычным кронциркулем или кронциркулем с секторной шкалой. Выбор измерительного инструмента зависит от габаритных размеров поковки и требуемой точности измерения. Контроль указанных размеров выполняют предельными скобами, прутковыми шаблонами и гребенками. Для измерения толщины стенок поковок используют кронциркули с секторной шкалой (см. рис. 5.12, б), штангенциркули, а для контроля годности детали - предельные скобы и предельные кронциркули.
Диаметры отверстий измеряют штангенциркулями и нутромерами. Годность поковок определяют по отверстиям с помощью предельных калибров и шаблонов. Контроль поковок на изгиб (кривизну) и коробление поверхностей осуществляют на плите путем измерения расстояния от контрольных поверхностей поковки до поверхности плиты. Коробление круглой поковки определяют, перекатывая ее по плите и измеряя прогиб. Контроль коробления выполняют с помощью профильных шаблонов.
Угловые размеры определяют универсальными угломерами, малками и контрольными шаблонами. Радиусы закруглений между соседни- 222 ми поверхностями поковки проверяют набором универсальных радиусных шаблонов (от 1 до 15 мм) , а также предельными шаблонами для измерения наружных и внутренних радиусов закруглений. Правильность взаимного расположения выступов и впадин на поковке определяют либо на плите, либо с помощью штангенрейсмаса, либо профильными и контурными шаблонами.
Поковки с отклонениями размеров, превышающими допустимые, являются дефектными. Те из них, которые можно исправить дополнительной ковкой, отправляют на устранение дефектов, остальные бракуют.
Контроль химического состава металла заготовок и поковок в ыполняют вследствие того, что химический состав влияет не только на эксплуатационные качества деталей, но и на режим их обработки. Поэтому несоответствие химического состава металла заготовки установленным требованиям, а также ошибочный выбор марки сплава являются недопустимыми. Контроль химического состава сплава выполняют при приемке поступающего на завод металла, при приемке поковок для наиболее ответственных деталей, при исследовании причин брака, а также в том случае, когда приготовленные для ковки заготовки одинакового размера перемещались или на них отсутствует клеймо либо бирка.
В кузнечном производстве для определения химического состава металла широко применяют химический анализ в лаборатории и спектральный анализ, а для определения марки сплава - искровой метод.
Для проведения химического анализа от используемых заготовок или поковок отбирают определенное количество стружки или маленькие кусочки металла и отправляют в лабораторию, где методами количественного анализа с высокой точностью определяют химический состав сплава. Точность определения наличия серы и фосфора, например, достигает 0,004 . . . 0,005 %, вольфрама и никеля — 0,04 . . . 0,06 %, остальных элементов - 0,02 . . . 0,04 %. К недостаткам химического анализа относятся большая продолжительность и трудоемкость его проведения. Так, для определения количества углерода требуется 5 мин, серы или фосфора - 1ч, алюминия - 2 ч, а титана - 3 … 4 ч. Недостатком рассмотренного метода является также необходимость отбора стружки, а следовательно, порчи поковок. Вследствие этого химический анализ используют при выборочном контроле, анализе брака, точной перепроверке (например, в случае преждевременной поломки детали при эксплуатации).
По сравнению с химическим спектральный анализ является более удобным, экономичным и быстрым. Этот метод менее точен, чем химический анализ, но позволяет с достаточным приближением отделить одни марки сплавов от других, причем контроль выполняется очень быстро и без порчи готовой поковки. Точность определения элементов достигает … 1 %, а затраты времени составляют от 1 до 3 мин на один анализ.
Спектральный анализ основан на разложении и исследовании спектра электрической дуги или искры, возбуждаемой искусственно между медным электродом и исследуемым сплавом. Для выполнения спектрального анализа применяют стационарный или наиболее удобный в условиях производства переносный стилоскоп (рис. 9.6). Электрическая дуга возникает между проверяемым образцом 6 и дисковым электродом 5. Луч света от душ через призмы 7, 11 и 12, линзы 8, 10 и 2, а также преломляющие призмы 3 и 4 попадает в окуляр 1, через который наблюдают и анализируют спектр. Цвет и концентрация линий последнего позволяют с помощью прилагаемого к прибору атласа определить присутствие элемента и приближенное процентное его содержание в сплаве. Стилоскоп массой 3 кг легко переносить за рукоятку 9; его производительность достигает 60 . . . 100 анализов в час. Стилоскоп позволяет проводить контрольные анализы как мелких, так и крупных поковок, а также контролировать детали непосредственно на машинах без их разборки.
Эффективным способом определения марки сплава является искровой метод. При его применении марку сплава устанавливают визуально по виду искр, образующихся во время абразивной обработки поковки шлифовальным кругом или бормашинкой (см. рис. 3.4). Несмотря на то что этот метод является весьма приближенным, опытные контролеры в течение 1 ч определяют марку сплава 600 … 1000 образцов.
Контроль поковок является неотъемлемой частью технологического процесса штамповки и включает в себя проверку размеров и формы элементов и их механической прочности.
При измерениях размеров поковок необходимо соблюдать правило единства базы. Базой для измерения поковки являются точки ее поверхности, которыми поковка фиксируется в приспособлениях для обработки резанием. Для проверки размеров поковок применяют универсальные (штангенциркули, кронциркули, индикаторы и т.п.) и специальные (скобы, шаблоны и т.п.) измерительные инструменты, а также контрольные приспособления. Последние являются лучшими средствами для быстрых измерений поковок, так как позволяют производить до 1500 измерений в час с точностью 0,1н-0,2 мм.
Контроль механической прочности поковок включает химический и металлографический анализы, механические, магнитные и другие специальные испытания поковок, а также выявление внешних и внутренних дефектов.
Контроль химического состава стали производят при приемке поставляемого на завод металла, сдаче ответственных поковок, исследовании причин брака, а также при рассортировке смешанного металла, заготовок или поковок из сталей разных марок. Химический анализ (проводимый в лаборатории) позволяет с наибольшей точностью определять процентное содержание любого элемента в стали. Для этого отбирают стружку от испытуемого прутка, полуфабриката или готовой поковки, что связано с большими затратами времени, а нередко и порчей готового изделия. Поэтому химический анализ проводят лишь выборочно. При необходимости сплошного контроля применяют следующие неразрушающие методы.
Искровой и спектральный анализы металлов позволяют с достаточной производительностью и точностью без порчи материала или поковки определять соответствие или несоответствие химического состава стали заданной марке. При искровом контроле, с помощью переносной бормашинки вызывают обильный пучок искр с зачищенной поверхности поковок, заготовки или испытуемого прутка. По внешней форме и цвету искр опытный контролер может различать содержание углерода с точностью 0,05% и проверять за один час 600-И000 заготовок средней и малой массы. Метод позволяет достаточно верно различать марки стали с разным содержанием углерода или отличать конструкционные стали цементуемые от улучшаемых и последние - от инструментальных, а также различать некоторые марки стали с высоким содержанием легирующих элементов.
Спектральный анализ основан на разложении и исследовании спектра электрической дуги или искры, возбуждаемой между испытуемым металлом (поковкой) и разрядником. По яркости характерных линий в спектре определяют количественное содержание каждого элемента в стали. Наряду с применяемыми в цеховых условиях переносными и стационарными стилоскопами, для анализа используют приборы с микропроцессорами для автоматической обработки данных анализа и выдачи готовой информации.
Метод вихревых токов позволяет на основе сравнения с эталонными образцами четко и с высокой чувствительностью определять не только марку сплава, но и его твердость, наличие трещин или внутренних напряжений, структурное состояние и т.д.
Термоэлектрический метод основан на принципе действия термопары, т.е. возникновения различной по величине электродвижущей силы при контакте нагретого щупа с испытуемым металлом. По величине и знаку отклонения стрелки гальванометра, градуированного по эталонным образцам, определяют марку стали. Наиболее достоверные результаты получают при определении стали марок ЗОХГС, 18ХГМ, 40Х, а также при отделении углеродистых сталей от легированных. Металл можно проверять по зачищенным торцам прутков или деталей в стеллажах без разгрузки.
Контроль выполнения мероприятий, обеспечивающих изготовление поковок из стали заданных марок, включает следующее:
- проверку накладных, сертификатов или паспортов на поступившие в цех заготовки; металл без сопроводительных документов к производству не допускается;
- установку в штампах вставного условного клейма, отличающего данную поковку или марку стали от других, применявшихся для данной детали;
- проверку и рассортировку поступивших на приемку или на обработку резанием поковок с различными клеймами по однородным партиям;
- контроль твердости по Бринеллю после термической обработки, позволяющий установить смешивание марок стали по значительным отклонениям твердости и рассортировать поковки на статоскопе либо искровым методом.
Контроль качества термической обработки поковок включает два этапа: контроль выполнения режимов термической обработки и контроль качества поковок после нее.
Для выполнения первого этапа термические печи оборудуют пирометрами (термопарами) с самописцами, терморегуляторами, программируемыми механизмами толкания поддонов. В закалочных печах, кроме того, периодически измеряют и регистрируют температуру охлаждающей жидкости. Для регистрации режима работы печей и проходящих через них изделий постоянно ведут журнал установленной формы для каждой печи.
Второй этап осуществляют следующими методами:
- испытанием твердости по Бринеллю в процессе термической обработки как обязательной контрольной операции с фиксацией результатов в журнале и контрольной карте статистического контроля, которая выполняется выборочно;
- окончательным контролем твердости (сплошным или выборочным в зависимости от материала поковок и сложности их обработки резанием) для обеспечения нормальной обрабатываемости поковок режущим инструментом;
- металлографическим контролем поковок в лаборатории, для чего от каждой партии из числа первых проверенных по твердости отбирают две поковки с крайними значениями твердости в пределах установленной нормы, из которых вырезают шлифы для исследования под микроскопом;
- механическими испытаниями в лаборатории, которые проводят регулярно для наиболее ответственных поковок, когда это предусмотрено техническими условиями. Остальные поковки испытывают только по специальным заданиям, отбирая от партии две поковки с крайними значениями твердости.
Выявление внешних дефектов чаще всего производят визуальным осмотром поковок непосредственно у штамповочного агрегата - для отбраковки явного брака и после очистки окалины, т.е. на окончательном контроле для отбраковки скрытого брака. Для выявления внешних и внутренних дефектов поковок ответственного назначения применяют также магнитную дефектоскопию, основанную на свойстве потока магнитных силовых линий менять свое направление при встрече с дефектами и очерчивать их границы.
Люминесцентный метод выявления внешних дефектов основан на способности минеральных масел, проникших в трещины, излучать свет под действием ультрафиолетовых лучей. Метод позволяет выявлять глубокие, невидимые для глаза поверхностные трещины шириной менее 0,005 мм, из-за чего является более производительным и надежным, чем магнитный метод. Данный метод может применяться и для немагнитных материалов.
Глубину залегания внешних дефектов определяют местной выточкой шлифовальным кругом дефекта в двух-трех местах в поперечном направлении или вырубкой зубилом дефектов на крупных поковках вдоль линии дефекта до тех пор, пока снимаемая стружка не перестанет раздваиваться на линии дефекта. Глубина выточки или вырубки не должна превышать половины припуска на сторону.
Выявление внутренних скрытых дефектов и загрязненности металла производят металлографическими исследованиями согласно соответствующим государственным стандартам и техническим условиям. В цехах внутренние дефекты металла выявляют с помощью технологической пробы - осадки нагретых до конечной температуры образцов, высота которых равна удвоенному диаметру. От каждой партии металла отрезают несколько образцов (не менее двух от каждой плавки) и осаживают их до одной трети начальной высоты. При этом не должно быть нарушений сплошности осаженных образцов.
Выявление внутренних дефектов поковок ультразвуковым методом основано на отражении ультразвукового луча от поверхности внутренних дефектов. Участки поковки, подвергаемые контролю, должны быть одинакового сечения. Методы ультразвуковой дефектоскопии позволяют выявлять раковины, рыхлости, трещины, флокены, расслоения и другие несплошности в толще металла, не обнаруживаемые или не всегда обнаруживаемые другими методами неразрушающего контроля. В современных установках для автоматизированного контроля предусмотрено автоматическое сканирование, регистрация эхо-сигналов от дефектов и слежение за качеством акустического контакта прозвучивающего преобразователя и поверхности поковок.
Рентгеноскопию для контроля качества штампованных поковок применяют ограниченно.
В современном крупносерийном и массовом производстве темп штамповки настолько высок, что проводить полный контроль каждой поковки практически невозможно. В связи с этим в кузнечных цехах объемной штамповки все шире применяют так называемый статистический метод контроля поковок, представляющий собой систематическое изучение их качества; результаты изучения обрабатываются методами математической статистики. Статистический контроль осуществляют в ходе производственного процесса путем малых контрольных проб через различные промежутки времени и путем выборочной приемки продукции. Статистический анализ продукции позволяет отличить случайные причины брака поковок от закономерных и выявить главные его причины.
Преимуществом этого метода является возможность контролировать большие количества поковок по результатам измерения небольших партий, отобранных в соответствии с определенными правилами.
- ? КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
- 1. Перечислите группы факторов, влияющие на качество штампованных поковок.
- 2. Назовите виды брака, причиной которых является качество исходного материала заготовки.
- 3. Какие виды брака, вызванные неправильным нагревом заготовок, считают неустранимыми?
- 4. Перечислите причины и приведите примеры образования зажимов при штамповке.
- 5. Для какого виды штамповки характерен дефект, называемый пресс-утя- жиной?
- 6. Какие виды брака могут возникать при неправильной очистке поковок от окалины?
- 7. Перечислите методы контроля качества штампованных поковок.
- 8. Какими методами выявляют внешние дефекты поковок?
- 9. Как выявляют внутренние дефекты штампованных поковок?
- 10. В чем заключается статистический метод контроля поковок?
Дефекты нагрева. Окалина - слой окисленного металла на поверхно-сти нагретой заготовки.
Окалина, не удаленная с заготовки или с поверхности бойков, вдавлива-ется в металл, образуя глубок вмятины на поковках.
Недогрев - появление внутренних трещин в заготовке вследствие чрез-мерной скорости нагрева и влияния напряжений, вызванных различной степе-нью линейного расширения, неоднородностью химического состава по сече-нию, а также при ковке вследствие недостаточной выдержки заготовки в нагревательной печи и отсутствия по этой причине необходимой пластичности ме-талла для обработки его давлением.
Перегрев - чрезмерный рост зерен в стали и понижение механических свойств в результате нагрева до температур , превышающих допустимую для данной марки стали, а также при чрезмерной продолжительности нагрева до требуемых ковочных температур или окончании ковки при высоких температу-рах, значительно превышающих оптимальную.
Перегрев характеризуется наличием крупнозернистой структуры . Пере-гретые поковки исправляют нормализацией, отжигом или улучшением. Пережог - окисление пли оплавление по границам зерен стали в резуль-тате длительного окислительного нагрева при высоких температурах (1300-1350° С); характеризуется обильным выделением искр из нагретой добела заго-товки, потерей ею пластических свойств и появлением многочисленных разры-вов при ковке с обнажением характерного, напоминающего гречневую крупу, крупнозернистого излома. Поковки с пережогом исправлению не подлежат и могут быть использованы только в переплавку. Обезуглероженная поверхность - дефект, вызываемый выгоранием (окис-лением) углерода в поверхностных слоях поковки, по глубине нередко превы-шает припуск на обработку.
Дефекты, возникающие при ковке. Торцовые заусенцы возникают при небрежной рубке прибыльной и донной частей слитка или при горячей рубке заготовок на части. Оставшиеся торцовые заусенцы после рубки подлежат уда-лению, так как они при дальнейшей ковке вызывают образование зажимов (складок).
Зажимы возникают в случае применения неправильных приемов про-тяжки н разгонки заготовки.
Вогнутые торцы (или голенище) возникают на концах поковки в ре-зультате активной протяжки заготовки с круглым поперечным сечением, не-достаточного прогрева заготовки или малого веса падающих частей молота, а также недостаточной длины оттягиваемого конца.
Наружные трещины, пли рванины, возникают вследствие:
а) ковки при низких температурах;
б) быстрого охлаждения (особенно легированной стали);
в) недоброкачественного нагрева заготовки, вызывающего сильный пере-грев пли пережог поверхности, или при использовании сернистого топлива;
г) недоброкачественности исходного слитка пли заготовки.
Наиболее подвержены поверхностным рванинам и трещинам при ковке инструментальная быстрорежущая сталь и легированная малопластичная сталь некоторых марок.
Трещины, замеченные в процессе ковки конструкционной стали, во из-бежание их увеличения в дальнейшем следует удалять в горячем (иногда в хо-лодном) состоянии даже с применением специального подогрева. В ряде случаев допускается в местах возможного образования трещин оставлять увеличен-ный припуск на обработку.
Свищи в центральной зоне сечения обычно имеют форму креста из—за разрыва по направлению диагоналей квадратного сечения при ковке с боль-шими подачами. Свищи и внутренние разрывы не крестообразной формы могут появляться при обкатке круглой заготовки в плоских бойках.
Внутренние трещины, имеющие вид расслоений, наблюдаются при зна-чительной осадке в плоских бойках, при больших размерах контактных поверх-ностей и малой высоте осаженной поковки.
Для выявления внутренних разрывов, свищей и расслоений наиболее эф-фективен метод ультразвуковой дефектоскопии.
Наклеп - состояние поверхностных слоев поковки в результате окончания ковки при низкой температуре. Наклеп, не устраненный термообработкой, мо-жет приводить к повышенному короблению и даже к поломкам при последую-щей обработке резанием.
а) при протяжке вследствие неравномерного охлаждения заготовки в про-цессе ковки и несоблюдения порядка кантовки , а также под действием собст-венного веса поковки при ковке весьма длинных валов;
б) при осадке вследствие неравномерного прогрева заготовки перед ков-кой н чрезмерного отношения длины к диаметру или к меньшей стороне сечения.
Кривизну исправляют правкой в нагретом состоянии.
Смещение осевой зоны слитка происходит от неравномерного прогрева, неравномерных обжатий во время кантовки вокруг продольной оси или от ис-кривления его осп при осадке.
Недостаточная уковка. Основной признак этого вида брака - наличие в поковке крупной кристаллической литой структуры.
Вмятины - следы небрежной работы в виде ступенчатых переходов и вмятин от бойков, следы от вдавленной в тело поковки окалины.
Невыдержанные размеры - отклонения от заданных размеров и допусков; преувеличение или преуменьшение припусков и напусков; отклонения по дли-не; овальность , эксцентричность и перекос отверстий; завал радиусов отвер-стий, маломерность фланцев и выступов, отклонения угловых параметров.
1.2. Виды брака штампованных поковок
Брак, возникающий от исходного материала. Риски на поверхности поковок, представляющие собой мелкие открытые трещины, образующиеся при нагревах и последующем травлении (рис. 2, б).
Закаты - заусенцы, возникающие от неправильной калибровки или из-носа ручьев в прокатных валках и закатанные в виде диаметрально проти-воположных складок глубиной более 0,5 мм (рис, 2в).
В отличие от дефектов штамповочного или закалочного происхождения перечисленные выше дефекты материала всегда обнаруживаются на по-верхности поковки и строго следуют перегибам ее контура (рис. 2, м).
Плены представляют собой брызги жидкой стали, застывшие на стенках изложницы и раскатанные при прокатке в виде отслаивающихся с поверхности пленок толщиной до 1,5 мм (рис. 2. г). После штамповки остаются на поверхно-сти поковок.
Царапины (глубиной 0,2 - 0,5 мм и просматриваемые до дна), возникают при прокатке металла вследствие задиров и заусенцев на прокатных валках (рис. 2, а).
Волосовины - тонкие (волосные), не просматриваемые до дна трещины на поверхности поковок глубиной 0,5 - 1,5 мм, возникают при прокатке в ре-зультате раскатки в длину подкорковых газовых пузырей стального слитка и обнажаются в результате окисления.
Расслоения обнаруживаются в виде трещин по срезу заусенца или в виде расслаивания поковок на две части по плоскости разъема штампов (рис. 2, д);
Дефект обнажается при обрезке заусенца (рис. 3). Расслоения являются следствием усадочной раковины или рыхлости. Шлаковые включения - все инородные включения, попадающие в жидкую сталь (шамотпны, песочины и др.)- выявляются при резке заготовок, если вклю-чение попадает на линию среза, а также при просмотре микро-и макрошвов.
Образование расслоения в поковке шатуна: а - заготовка с дефектом перед штам-повкой; б - выжимание дефекта в заусенец при штамповке
Флокены представляют собой скопления или гнезда мельчайших трещин, видимых на осмотре на срезах заготовок. Поковки, отштампованные из метал-ла, поражены флокенами. Они растрескиваются при закалке, иногда с отделе-нием кусков, обнаруживаются непосредственно при закалке, снятии припуска и процессе механической обработки пли же при поломке детали.
Несоответствующая марка стали (несоответствующий химический со-став стали). Брак по несоответствию химического состава или марок стали об-наруживать при испытании твердости, пробой по искре или стилоскопом, а так-же при растрескивании деталей в процессе закалки, при поломке деталей во время правки после цементации и закалки, или в эксплуатации. Для избежания брака по этой причине рекомендуется унифицировать размеры профилей в кузнечно-штамповочном цехе таким образом, чтобы на одном участке не встреча-лось одинаковых профилей, резко различных по свойствам марок стали, глав-ным образом стали цементуемой и улучшаемой.
Несоответствующие размеры профиля материала приводят к браку на штамповке - по неполной фигуре (маломерный профиль), по недоштамповке (увеличенный профиль) и по зажимам.
Брак, возникающий при резке заготовок. Различают следующие виды брака при резке заготовок; косой срез - торец наклонен к оси заготовки (рис. 2, и); заусенцы и искривление конца заготовки (рис. 2, к); грубый срез или скол с вырывом металла (рис. 2, л); торцовые трещины, несоответствие заготовок по длине или весу (короткая заготовка или малая заготовка).
Косой срез зависит не только от зазора между ножами, но и от профиля вырезов и ножах и от того, под каким углом к разрезаемая штанга. передней плоскости ножей пода-ется
Торцовые трещины появляются при резке, главным образом, металла крупных профилей. Под действием возникающих остаточных напряжений ма-териал растрескивается иногда через 2 - 6 ч после резки.
Зимой брак по торцовым трещинам особенно возрастает, так как низкая температура способствует растрескиванию металла даже при реже малых про-филен (менее 50 мы).
Торцовые трещины на поковках легко выявляются по расположению их на концах и торцах поковок. Применение подогрева проката до 300 °С перед резкой на заготовки полностью исключает появление торцовых трещин.
Несоответствие заготовки по длине вызывается неправильной установ-кой упоров, недостаточно жестким их креплением и неполной подачей прутка до упора при резке. Заготовки, нарезаемые по заданному весу, следует взвеши-вать при наладке упоров на точных весах, лучше всего на циферблатных с це-ной деления 5- 10 г.
Брак, возникающий при нагреве заготовок. Состояние перегрева ха-рактерно для всех штампованных поковок, так как процесс штамповки ведется в интервале температур 1250 - 1100 "С.
Для исправления перегрева и улучшения механических качеств, как пра-вило, предусматривается нормализация всех штампованных поковок. Исклю-чение иногда делается только для неответственных поковок, изготовляемых из стали 10 и 20.
При высокочастотном индукционном нагреве с методической подачей за-готовок в индуктор припуск хотя бы одного толкания (передержка заготовок в индукторе на один период толкания) приводит к возникновению весьма опас-ных внутренних трещин, расположенных в зоне наибольшего напряжения, воз-никающего при горячем деформировании заготовки. Этому виду брака подвер-жены все заготовки, одновременно находящиеся в индукторе.
Брак, возникающий при штамповке. Вмятины представляют собой следы заштампованной и в дальнейшем вытравленной иди обитой окалины. Вмятины имеют глубину до 3 мм, что приводит к браку при механической об-работке или к ослаблению рабочего сечения детали в черных местах. Они яв-ляются результатом плохой обивки окалины с заготовки перед укладкой ее в формовочные ручьи.
Забоины являются следствием механических повреждений поковок, воз-никающих при извлечении застрявшей поковки из полости штампа, при пере-броске горячих поковок или при попадании посторонних предметов (обсечек) в обрезные штампы.
Лом-бой - поковка, получившая удар, когда она не была уложена в ниж-нюю фигуру штампа пли смешена с нее.
Неполная фигура - брак, образовавшийся при незаполнении чистового ручья штампа металлом, главным образом у выступов, углов, закруглений и ре-бер. Брак возникает при недостаточном нагреве или недостаточном количестве ударов во время подкатки и окончательной штамповки; при работе на молоте с недостаточным весом падающих частей, в изношенном штампе, для которого нормальный объем заготовки недостаточен, или в штампе неудачной конструкции; вследствие недостаточных веса или длины заготовки, а также несоответст-вия профиля (например, круг вместо квадрата).
Недоштамповка характеризуется увеличением всех размеров поковки в на-правлении, перпендикулярном к основной плоскости разъема (т. е. в направлении хода бабы на молоте, пуансона на ковочной машине и т. п.). Причиной брака является недостаточное количество ударов при штамповке в окончательном ру-чье или штамповка с недостаточным нагревом; работа на молоте с недостаточ-ным весом падающих частей или в штампе с недостаточной выемкой под за-усенец; чрезмерный вес пли увеличенный профиль заготовки.
Перекос - смещение одной половины поковки относительно другой (по плоскости разъема). Этот вид брака происходит из-за неисправности оборудо-вания (ослабление параллелей и увеличенный зазор бабы в направляющих, ос-лабление посадки станины в шаботе и т. п.) и штампов (сбитые, направляющие (замки), выработка крепежных плоскостей, несовершенство крепления, неурав-новешенный разъем штампов и т. п.).
Перекосы при штамповке на молоте и прессе бывают продольными и по-перечными. При высадке на ковочной машине перекос считается по смещению боковых матриц , а эксцентричность - по смещению пуансона с оси, зажатой в матрице заготовки.
Зажим - заштампованная складка в результате неправильного заполне-ния чистового ручья штампа металлом (встречное движение металла) или зака-тывания заусенцев, полученных на первых переходах штамповки. Зажимы про-исходят вследствие эксцентричной укладки заготовок в предварительный и окончательный ручьи; резких ударов при протяжке или подкатке заготовок (рис. 4); при перекосе в предварительном ручье или штампе; при работе на не-исправном штампе или неисправном оборудовании, а также при неудачной конструкции штампа когда подготовительные переходы не согласованы с окон-чательной фигурой (рис. 5).
Необнаруженный брак по зажимам приводит к авариям в эксплуатации. Заусенец - несрезанный остаток заусенца (облоя), получившийся в ре-зультате несоответствия и плохой подгонки обрезного и ковочного штампов. Этот вид брака возникает главным образом при плохой установке и не-исправности штампов или смещении поковки во время укладки ее на обрезную матрицу.
Кривизна наблюдается на поковках со сложным контуром обрезки или с тонкими сечениями при большой длине. Возникает она главным образом из-за неисправных обрезных пуансонов или неудачной конструкции штампов, а так-же при извлечении поковок из штампов, нагреве для термообработки и остыва-нии поковок в горизонтальном положении. Кривизна коленчатых валов и полу-осей полностью исключается, если остывание и термообработка производятся в подвешенном состоянии в вертикальном положении. Кривизна подлежит ис-правлению правкой, специально предусмотренной в технологии.
Ослабление размера - отклонение от допуска на размер, не поддающееся исправлению. Возникает вследствие недостатка припуска на обработку или уменьшения (ослабления) рабочего сечения детали в черных местах. Ослабле-ние размера происходит при наличии большой окалины или в изношенном штампе, дающем эллиптичные и искаженные сечения в отдельных местах по-ковок; при работе на молоте с чрезмерным весом падающих частей или при не-брежной наладке обрезных штампов (однобокий срез).
Отклонение по длине зависит: при штамповке на молоте или прессе - от температурной усадки , при высадке и гибке - от стабильности длины за-готовки, конструкции и установки упоров на высадочных и гибочных штампах.
Характерные виды брака при штамповке на кривошипных горячештамповочных прессах.
Незаполнение фигуры:
в нижних полостях чистового ручья - из-за накопления в них про-дуктов сгорания смазки;
на высоких выступах и ребрах - из-за отсутствия или неправильного рас-положения газоотводящих отверстий во вставках штампа;
Коробление поковок возникает при выталкивании из ручья вследствие за-стревания их по периметру с наименьшими уклонами от 0,5° до 2°С (особенно проявляется на поковках с большой поверхностью и тонкими сечениями).
След от толкателя имеет вид глубокой вмятины при удлиненном тол-кателе или высокого выступа на поковке при укороченном толкателе.
Увеличенный размер возникает из-за быстрого износа штампа в местах интенсивного истечения заготовки от большего сечения к меньшему (например, диаметр хвостовика у поворотного кулака).
Остатки заусенца образуются вследствие худших условий обрезки прес-совых поковок (металл в заусенец течет лучше, чем в фигуру, поэтому проис-ходит более быстрый износ кромки мостика, толщина под обрезку увели-чивается против первоначальной, которая и без того по условиям работы зада-ется больше, чем в молотовых штампах).
Зажимы проявляются как систематический дефект только в случае несо-гласованности ручьев в штампе или другой ошибки конструктора и, в отличие от штамповки на молотах, почти не зависят от штамповщика. Наиболее часто встречаются зажимы типа «прострела» от истечения металла из перемычки или пленки в тело поковки (рис. 7) или при размещении фигур на штампе попарно «валетом» (рис. 8). Для избежания зажимов в местах перемычек в штампе пре-дусматривают выемки или «карманы», в которых может разместиться избыток металла их сечениях поковки, примыкающих к мостику для за-усенца, - вследствие того, что металл вытекает в заусенец без достаточного торможения К особенностям поковок, штампуемых на кривошипных горячештампо-вочных прессах, относится невозможность исправления дефектов по не-заполнению или перекосу фигуры перештамповков - вследствие невозможности повторного нагрева поковки в индукторе, рассчитанном только на профиль ис-ходной заготовки, и недопустимости нагрева в обычных пламенных печах из-за окалины.
Брак при штамповке выдавливанием - пресс-утяжгка (рис. 9) - возни-кает вследствие изменения направления течения верхних слоев металла (непо- средственно под пуансоном) с горизонтального на вертикальное. Устраняется снижением скорости.
Прострел (рис. 10) - вид зажима, являющийся следствием интенсивно-сти течения металла под выступающей частью штампа (под пуансоном) при не-достаточном радиусе "закругления кромки последней.
Скол наружный на границах так называемых «мертвых зон» (в углах пе-рехода контейнера матрицы в очко) при процессе прямого выдавливания (рис. 11); может возникать вследствие образования в деформируемом металле мертвых зон при больших заходных углах матрицы. Устранению этого брака способст-вует снижение скорости деформирования. Появление на поверхности поковки надрывов например, «ерша», говорит о наличии большого внешнего трения о стенки матрицы. Устраняется полировкой стенок матрицы, правильным подбо-ром смазки п скорости деформирования.
Брак, вызываемый ошибками при конструировании штампов. Харак-терной особенностью конструктивного брака является систематическая повто-ряемость брака одного и того же вида с высоким процентом отбраковки. Наиболее характерны следующие виды.
Недостаточный припуск на обработку. Проявляется в виде «черноты», или при отсутствии черноты, в виде мягких пятен и недостаточной твердости после закалки токами высокой частоты вследствие неполного удаления обезуглероженного слоя.
Негодная макроструктура - неправильное направление волокна на трав-леных разрезах поковки по основным рабочим сечениям. При конструировании штампов д.ля поковок и выборе размеров и формы исходной заготовки катего-рически запрещается направлять волокно поперек направления рабочих напря-жений, возникающих в детали при ее эксплуатации, а также пересекать напря-женные сечения детали волокнами центральной загрязненной зоны исходного проката.
Систематический перекос штампов происходит, когда конструктор не предусмотрел в штампе направляющих или выбрал неправильно линию разъема.
Систематическое незаполнение фигуры штампа, особенно высоких вы-ступов, ребер и «уголков», устраняется только правильным сочетанием раз-меров предварительного и окончательного ручьев в штампе.
Систематическое образование зажимов в определенных местах поков-ки. Кроме рассмотренных случаев (рис. 5, 7, 8, 10) зажим может происходить от несоответствия радиуса закругления в гибочном ручье с контуром фигуры в черновом и чистовом ручье.
Невыдерживание размеров от заданной базы (при формальном выдер-живании других сопутствующих размеров), что приводит к окончательному браку при механической обработке. Происходит при несоблюдении «Правила о единстве базы» кузнечной и механической обработки (рис. 13).
Дня устранения такого брака необходимо в чертеже поковки «привязать» основные контрольные размеры к «черным» базовым поверхностям, по кото-рым деталь базируется при механической обработке, обеспечить стабильное выполнение этих размеров при изготовлении поковок, предусмотреть их про-верку соответствующими шаблонами и контрольными приспособлениями.
Кривизна готовых поковок является следствием неэффективного способа правки.
Для контроля и правильной наладки правочной операции следует преду-сматривать изготовление соответствующих контрольных приспособлений.
Брак при термической обработке.
Недостаточная твердость. Основные причины возникновения брака:
а) неполная закалка (низкая температура нагрева под закалку, недо-статочная выдержка пли непрогрев при закалочной температуре, недостаточная активность охлаждения);
а) чрезмерная скорость охлаждения;
б) резкое различие в содержании углерода в местах среза заусенца и в со-седних слоях металла (поковки с тонкими сечениями и сложной формой);
в) несоответствие химического состава стали (повышенный против уста-новленного по ГОСТу процент углерода, хрома или марганца);
г) загрязненный металл с резкой ликвацией.
Для предупреждения закалочных трещин такие поковки, как шатуны, пе-ред закалкой в воде должны проходить нормализацию или изготовляться из стали, закаливающейся в масле.
Брак, возникающий при очистке поковок от окалины.
Окалина на поверхности поковок, оставшаяся вследствие поспешной очистки или применения несоответствующих способов очистки. При удалении окалины в травильных ваннах этот вид брака возникает от недостаточной кон-центрации кислоты при избытке железного купороса. Остатки окалины на дне вмятин представляют особую опасность для зу-борезного инструмента и протяжек.
Тонкая стенка, обнаруживаемая при сверлении отверстий пли при обра-ботке одной из плоскостей. Этот вид брака яв.ляется следствием перекоса по-ковки по плоскости разъема штампа (рис. 14, а), кривизны пли отклонений по-ковки по длине.
Заточка и выравнивание базовой поверхности исправляет поковку и по-зволяет получить годную деталь (рис. 14, б).
Перечисленные виды брака могут возникать также и от погрешностей механической обработки, главным образом от погрешностей или неточностей базирующих устройств или неправильного выбора базовых поверхностей для обработки резанием.
1.3. Исправление дефектных поковок
Неполная фигура, если незаполнение незначительно, и небольшие вмя-тины исправляются перештамповкой в новом штампе или заваркой.
Недоштампованные поковки целесообразно обрабатывать в механиче-ских цехах отдельными партиями с предварительной обдиркой. Перештамповка таких заготовок нежелательна, так как при этом может получиться окончатель-ный брак вследствие заштамповки вновь образуемой окалины.
Если поковки не подвергаются последующей обработке резанием, то для неответственных деталей недоштамповку возможно исправлять одним по-вторным нагревом для перевода избытка металла в окалину.
Перекос можно исправить перештамповкой только при наличии хороше-го направления бабы в параллелях и обязательно в штампе с направляющими, в противном случае этот дефект неисправны. Незначительный перекос в поковке можно исправить путем заточки (выравнивания) базовых мест (рис. 14, о).
Кривизна исправляется правкой в холодном состоянии в штампе, под правочным прессом и вручную с подгонкой по шаблону пли контрольному приспособлению.
Перегрев исправляется нормализацией, которая необходима почти для всех штампованных поковок.
Повышенная твердость, недостаточная твердость и вязкость поковок исправляются применением повторной термообработки.
Несоответствующая марка станы, попавшая в партию поковок, отсор-тировывается по искре (если имеется отклонение по углероду) или при помощи стнлоскопа (если имеется отклонение от заданных легирующих составляющих).
Перештамповку, правку и повторную термообработку производят отдель-ными партиями на основном оборудовании цеха (в общем потоке). Заварку и заточку дефектов осуществляют в специальном дефектном отделении цеха, ко-торое должно быть изолировано от основного грузопотока поковок.
Пережог, расслоение, закалочные трещины, торцовые трещины и значи-тельное незаполнение фигуры считаются окончательным браком и исправле-нию не подлежат.
ГОСТ 24507-80
Группа В09
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ.
ПОКОВКИ ИЗ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Методы ультразвуковой дефектоскопии
Non-destructive Testing.
Forgings from ferrous and non-ferrous metals.
Ultrasonic methods of slow defection
Дата введения 1982-01-01
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 декабря 1980 г. № 6178
ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1993 г.) с Изменением N 1, утвержденным в мае 1986 г. (ИУС 8-86).
Настоящий стандарт распространяется на поковки, изготовленные из черных и цветных металлов, толщиной 10 мм и более и устанавливает методы ультразвуковой дефектоскопии сплошности металла, обеспечивающие выявление дефектов типа раковин, закатов, трещин, флокенов, расслоений, неметаллических включений без определения их характера и действительных размеров.
Необходимость проведения ультразвукового контроля, его объем и нормы недопустимых дефектов должны устанавливаться в технической документации на поковки.
Общие требования к методам ультразвукового контроля - по ГОСТ 20415-82 .
Термины, применяемые в стандарте, приведены в приложении.
1. АППАРАТУРА И ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ
1.1. При контроле должны быть использованы: ультразвуковой импульсный дефектоскоп, преобразователи, испытательные или стандартные образцы или АРД-диаграммы, вспомогательные устройства и приспособления для обеспечения постоянных параметров контроля и регистрации результатов.
1.2. При контроле применяют дефектоскопы и преобразователи, прошедшие аттестацию, государственные испытания и периодическую поверку в установленном порядке.
1.3. При контактном контроле цилиндрических поковок диаметром 150 мм и менее наклонными преобразователями в направлении, перпендикулярном образующей, рабочая поверхность преобразователя притирается по поверхности поковки.
При контроле поковок диаметром более 150 мм могут быть использованы насадки и опоры для фиксации угла ввода.
1.4. Испытательные и стандартные образцы применяют при крупносерийном производстве поковок, однородных по затуханию ультразвука, когда колебания амплитуды донного сигнала внутри отдельных поковок не превышают 4 дБ, а от поковки к поковке - 6 дБ (при равных толщинах и одинаковой обработке поверхности) .
1.5. АРД-диаграммы применяют при мелкосерийном производстве или при контроле крупногабаритных поковок, а также в том случае, когда колебания донного сигнала превышают значения, указанные в п.1.4.
1.6. АРД-диаграммы применяют при контроле по плоским поверхностям, по вогнутым цилиндрическим поверхностям диаметром 1 м и более и по выпуклым цилиндрическим поверхностям диаметром 500 мм и более - для прямого преобразователя, и диаметром 150 мм и более - для наклонного преобразователя.
1.7. Испытательные образцы должны быть изготовлены из металла той же марки и структуры и иметь ту же обработку поверхности, что и контролируемые поковки. В испытательных образцах должны отсутствовать дефекты, обнаруживаемые методами ультразвукового контроля.
1.8. Амплитуда донного сигнала в испытательном образце должна быть не меньше амплитуды донного сигнала в поковке (при равных толщинах и равной чистоте обработки поверхности) и не должна превышать ее более чем на 6 дБ.
1.9. Допускается использовать испытательные образцы из близких типов сплавов (например, из углеродистой стали различных марок) при условии выполнения требований п.1.8.
1.10. Форма и размеры контрольных отражателей в образцах указываются в нормативно-технической документации. Рекомендуется использовать отражатели в виде плоскодонных отверстий, ориентированных по оси ультразвукового луча.
1.11. Набор отражателей в испытательных образцах должен состоять из отражателей, изготовленных на разных глубинах, из которых минимальная должна быть равна "мертвой" зоне применяемого искателя, а максимальная - максимальной толщине поковок, подлежащих контролю.
1.12. Ступени глубины должны быть такими, чтобы отношение амплитуд сигналов от одинаковых контрольных отражателей, расположенных на ближайших глубинах, находилось в диапазоне 2-4 дБ.
1.13. На каждой ступени глубины в испытательном образце должны быть изготовлены контрольные отражатели, определяющие уровень фиксации и уровень браковки. Допускается изготовление контрольных отражателей и других размеров, но при этом отношение амплитуд от двух ближайших по размерам отражателей не должно быть менее 2 дБ.
1.14. Расстояние между контрольными отражателями в испытательных образцах должно быть таким, чтобы влияние соседних отражателей на амплитуду эхо-сигнала не превышало 1 дБ.
1.15. Расстояние от контрольного отражателя до стенки испытательного образца должно удовлетворять условию: ,
где - расстояние по лучу от точки ввода до отражающей поверхности контрольного отражателя, мм;
- длина волны ультразвуковых колебаний, мм.
1.16. Площади плоскодонных отражателей должны быть выбраны из ряда (в скобках указаны соответствующие диаметры отверстий): 1 (1,1); 2 (1,6); 3 (1,9); 5 (2,5); 7 (3); 10 (3,6); 15 (4,3); 20 (5); 30 (6,2); 40 (7,2); 50 (8); 70 (9,6) мм.
1.17. Глубины залегания плоскодонных отражателей (расстояния от их торцов до поверхности ввода) должны быть выбраны из ряда: 2, 5, 10, 20, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 325, 400, 500 мм и далее через 100 мм с погрешностью не более ±2 мм.
1.18. Испытательные образцы для контроля алюминиевых поковок изготовляются по ГОСТ 21397-81 . Допускается использование испытательных образцов-аналогов из алюминиевого сплава Д16Т для контроля других материалов с использованием пересчетных устройств.
1.19. Точность и технология изготовления контрольных отражателей для прямого преобразователя - по ГОСТ 21397-81 , для наклонного преобразователя - по ГОСТ 14782-76 .
1.20. Радиус испытательного образца должен быть равен , где - радиус поковки.
Допускается применять испытательные образцы другого радиуса при выполнении соотношения 0,9 <<1,2.
1.21. Использование испытательных образцов с плоской поверхностью ввода допускается при контроле прямым совмещенным преобразователем цилиндрических изделий диаметром более 500 мм и при контроле прямым раздельно-совмещенным преобразователем или наклонным преобразователем цилиндрических изделий диаметром более 150 мм.
1.22. АРД-диаграммы или счетные устройства должны удовлетворять следующим требованиям:
цена деления шкалы "Амплитуда сигнала" должна быть не более 2 дБ;
цена деления шкалы "Глубина залегания" должна быть не более 10 мм;
расстояния по оси ординат между кривыми, соответствующими различным размерам контрольных отражателей, должны быть не более 6 дБ и не менее 2 дБ.
2. ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЮ
2.1. При общей технологической подготовке производства на поковки, подлежащие ультразвуковому контролю, составляют технологические карты ультразвукового контроля.
2.2. Технологическая карта составляется на каждый типоразмер поковки. В карте указывают следующие данные:
основные данные поковки (чертеж, марка сплава, при необходимости - скорость звука и коэффициент затухания);
объем контроля;
обработку поверхностей и припуски (при необходимости указывают на эскизе);
основные параметры контроля (схема прозвучивания, типы преобразователей, углы ввода и рабочие частоты, чувствительность контроля, скорость и шаг сканирования);
требования к качеству поковок.
Допускается составление типовых карт контроля, объединенных одним или несколькими из перечисленных параметров.
2.3. Технологической картой контроля должно быть предусмотрено проведение контроля на той стадии технологического процесса, когда поковка имеет наиболее простую геометрическую форму и наибольший припуск. Допускается контроль без припуска, если обеспечивается полное прозвучивание всего объема металла. Рекомендуется проводить контроль после термической обработки поковки.
2.4. Перед контролем поверхности поковок, со стороны которых проводят прозвучивание (поверхности ввода), должны быть обработаны и иметь параметр шероховатости поверхности <10 мкм по ГОСТ 2789-73 .
Поверхности поковок, параллельные поверхностям ввода (донные поверхности), должны иметь параметр шероховатости 40 мкм по ГОСТ 2789-73 .
Допускается снижение требований к шероховатости поверхности при условии выявления недопустимых дефектов.
3. ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ
3.1. Контроль поковок проводится эхо-методом и зеркально-теневым методом.
Допускается использование других методов при условии выявления недопустимых дефектов. Контроль зеркально-теневым методом осуществляется путем наблюдения за ослаблением амплитуды донного сигнала.
3.2. Схемы прозвучивания поковок различной геометрической формы устанавливаются технической документацией на контроль.
3.3. Схема прозвучивания поковок в полном объеме устанавливается таким образом, чтобы каждый элементарный объем металла был прозвучен в трех взаимно перпендикулярных направлениях или близких к ним. При этом поковки прямоугольного сечения прозвучиваются прямым преобразователем с трех перпендикулярных граней. Цилиндрические поковки прозвучиваются прямым преобразователем с торцевой и боковой поверхности, а также наклонным преобразователем с боковой поверхности в двух направлениях, перпендикулярных образующей (хордовое прозвучивание).
3.4. Если один из размеров поковки превышает другой размер в или более раз, то прямой преобразователь заменяется наклонным. При этом применяются наклонные преобразователи с возможно большим углом ввода и прозвучивание проводится вдоль наибольшего размера в двух противоположных направлениях.
Значение определяется выражением
где - диаметр пьезопластины преобразователя, мм;
- частота ультразвука, МГц;
- скорость продольных ультразвуковых колебаний в данном металле, м/с.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3.5. На чертеже приведены примеры схем прозвучивания в полном объеме поковок простой геометрической формы, знаком указано направление излучения прямого искателя, знаком - направления движения и ориентация наклонного искателя.
Примеры прозвучивания поковок простой формы
3.6. Контроль проводят путем сканирования преобразователем поверхностей поковок, определяемых заданной схемой прозвучивания.
Скорость и шаг сканирования устанавливаются технической документацией на контроль, исходя из надежного выявления недопустимых дефектов.
3.7. Частота ультразвука указывается в технической документации на контроль. Массивные и крупнозернистые поковки рекомендуется прозвучивать на частотах 0,5-2,0 МГц, тонкие поковки с мелкозернистой структурой - на частотах 2,0-5,0 МГц.
3.8. Уровень фиксации и браковочный уровень должны соответствовать уровням, установленным технической документацией на поковки, с погрешностью не более ±2 дБ.
3.9. Поиск дефектов проводят на поисковой чувствительности, которую устанавливают:
при ручном контроле - на 6 дБ выше уровня фиксации;
при автоматическом контроле - таким, чтобы дефект, подлежащий фиксации, выявлялся не менее 9 раз из 10 опытных прозвучиваний.
3.10. При контроле фиксируют участки, в которых наблюдается хотя бы один из следующих признаков дефектов:
отраженный сигнал, амплитуда которого равна или превышает заданный уровень фиксации;
ослабление донного сигнала или ослабление прошедшего сигнала до или ниже заданного уровня фиксации.
4. ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ
4.1. При обнаружении дефектов оценивают их основные характеристики:
расстояние до преобразователя;
эквивалентный размер или площадь;
условные границы и (или) условную протяженность.
При необходимости выполняют классификацию дефектов на протяженные и непротяженные и определяют их пространственное местоположение.
4.2. Результаты контроля фиксируют в сертификате на поковку и заносят в специальный журнал, который оформляют по ГОСТ 12503-75 с указанием следующих дополнительных реквизитов:
уровня фиксации;
даты контроля;
фамилии или подписи оператора.
При обнаружении дефектов в журнале фиксируются их основные характеристики в соответствии с п.4.1 и (или) дефектограммы.
4.3. На основании сопоставления результатов контроля требованиям нормативно-технической документации делают заключение о годности или забраковании поковки.
4.4. В нормативно-технической документации на поковки, подлежащие ультразвуковому контролю, должны быть указаны:
уровень фиксации, недопустимый уровень ослабления донного сигнала и параметры недопустимых дефектов (минимальный эквивалентный размер или площадь, минимальная условная протяженность, минимальное количество дефектов в определенном объеме), например:
Фиксации подлежат дефекты эквивалентной площадью и более.
Не допускаются дефекты эквивалентной площадью и более.
Не допускаются дефекты условной протяженностью и более.
Не допускаются дефекты, вызывающие при контроле прямым преобразователем ослабление донного сигнала до уровня и ниже.
Не допускаются непротяженные дефекты эквивалентной площадью от до , если они образуют скопление из или более дефектов при пространственном расстоянии между наиболее удаленными дефектами, равном или меньшем толщины поковки .
Показатели технических требований к поковкам по результатам ультразвукового контроля
Прямой преобразователь | Наклонный преобразователь | Удельная |
||||||||||||||||||||
па ка- чест- | густота дефектов в |
|||||||||||||||||||||
скоплении |
||||||||||||||||||||||
4.5. При записи нормативных требований к качеству поковок рекомендуется указывать группу качества поковок в соответствии с таблицей. В таблице приведены значения , которые используют для вычисления недопустимого числа дефектов в скоплении размером по формуле
При вычислении округляют до целого числа в сторону уменьшения.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
4.6. В поковках, отнесенных к группам 1, 2 и 3, не допускается ни один протяженный дефект и ни один дефект эквивалентной площадью и более. Такому условию обычно удовлетворяют металлы вакуумной выплавки. В поковках, отнесенных к группам 2, 3 и 4, допускаются мелкие непротяженные дефекты (например, неметаллические включения, имеющиеся в некоторых сталях мартеновской выплавки). В поковках, отнесенных к группе 4, допускаются некоторые протяженные дефекты, условная протяженность которых меньше 1,5.
5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
5.1. Ультразвуковые дефектоскопы являются переносными электроприемниками, поэтому при их использовании должны выполняться требования безопасности и производственной санитарии в соответствии с "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей " и "Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей ", утвержденными Госэнергонадзором в 1969 г. с дополнениями и изменениями 1971 г.
5.2. К работе с ультразвуковыми приборами допускаются лица, прошедшие проверку знаний "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей ". При необходимости квалификационная группа дефектоскопистов устанавливается предприятием, проводящим контроль, в зависимости от условий работы.
5.3. Мероприятия по пожарной безопасности осуществляются в соответствии с требованиями "Типовых правил пожарной безопасности для промышленных предприятий", утвержденных ГУПО МВД СССР в 1975 г. и ГОСТ 12.1.004-91 .
5.4. Участок контроля должен соответствовать требованиям СН 245-71, утвержденных Госстроем СССР, а также ГОСТ 12.1.005-88 .
5.5. При использовании на участке контроля подъемных механизмов должны быть учтены требования "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ", утвержденных Госгортехнадзором СССР в 1969 г.
5.6. Дополнительные требования по безопасности указываются в технической документации, определяющей технологию контроля конкретных поковок и утверждаемой в установленном порядке.
5.7. При проведении контроля должны соблюдаться требования ГОСТ 12.3.002-75 и ГОСТ 12.1.003-83 .
ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
Пояснение |
|
Эквивалентный размер | Размер (или размеры) контрольного отражателя заданной формы, расположенного в испытательном образце на глубине, ближайшей к глубине залегания дефекта, и дающего эхо-сигнал, равный по амплитуде сигналу от дефекта |
Эквивалентная площадь дефекта | Площадь торца плоскодонного сверления, расположенного в испытательном образце на глубине, ближайшей к глубине залегания дефекта, и дающего эхо-сигнал, равный по амплитуде сигналу от дефекта |
Уровень фиксации | Уровень амплитуды эхо-сигнала от контрольного отражателя, заданного нормативно-технической документацией на поковки, который служит основанием для фиксации дефекта: |
по превышению сигналом этого уровня при контроле эхо-методом; |
|
по ослаблению донного сигнала до этого уровня при контроле зеркально-теневым методом |
|
Браковочный уровень (применяется только при контроле эхо-методом) | Уровень амплитуды эхо-сигнала от контрольного отражателя, заданного нормативно-технической документацией на поковки, превышение которого сигналом от дефекта служит основанием для забракования поковки |
Условная граница дефекта | Геометрическое место положений центра прямого преобразователя или точки ввода наклонного преобразователя на поверхности ввода, при которых амплитуда эхо-сигнала от дефекта или амплитуда донного сигнала (при контроле прямым преобразователем) равна заданному уровню фиксации |
Условная протяженность дефекта | Максимальное расстояние (в данном направлении) между двумя точками, расположенными на условной границе дефекта. |
Примечание. Обозначается , мм. Условная протяженность контрольного отражателя, эквивалентного по амплитуде данному дефекту, обозначается , мм. |
|
Допускается определять величину как условную протяженность контрольного отражателя, определяющего браковочный уровень |
|
Протяженный дефект | Дефект, удовлетворяющий условию >. |
Непротяженный дефект | Дефект, удовлетворяющий условию . |
Скорость сканирования | Скорость перемещения преобразователя по заданной траектории вдоль поверхности ввода. |
Шаг сканирования | Расстояние между соседними траекториями преобразователя, например, между строками при построчном сканировании или между витками спирали при спиральном сканировании |
АРД-диаграмма | Система графиков, связывающих амплитуду эхо-сигнала с расстоянием до дефекта и его эквивалентной площадью |
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1993