1.3. Дефектация деталей.

1.3.1. Виды дефектов деталей и узлов

Дефектом называют каждое несоответствие продукции требова­ниям, установленным нормативной документацией. Дефекты под­разделяют на явные и скрытые. Явные (поверхностные) де­фекты обнаруживают глазом, а скрытые (внутренние и поверх­ностные, не различимые глазом) — с помощью специальных ме­тодов и средств.

В зависимости от возможного влияния на рабочие характе­ристики детали выявленные дефекты могут быть критическими, значительными и малозначительными. При классификации учи­тывают характер, размеры, место расположения дефекта на детали, особенности деталей и изделий, их назначение, условия! использования (эксплуатации).

Критическим называют дефект, при наличии которого ис­пользование продукции по назначению невозможно ввиду несо­ответствия требованиям безопасности или надежности; значи­тельным — дефект; который существенно влияет на использо­вание продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не является критическим; малозначительным — дефект, не оказывающий такого влияния.

По происхождению дефекты подразделяют на производст­венные и эксплуатационные.

Производственные дефекты делятся на металлургические, возникающие при отливке и прокатке, и технологические, возни­кающие при изготовлении деталей (сварке, пайке, склеивании, клепке, механической, термической и других видах обработки, нанесении гальванических покрытий и др.). К металлургическим дефектам относятся:

горячие и усадочные раковины, рыхлота или пористость — полости произвольной формы, образующиеся при остывании ме­талла;

неметаллические включения, попадающие в металл извне, или включения частиц оксидов, сульфидов, силиконов, образу­ющихся внутри металла;

плены в отливках — пленки на поверхности или внутри от­ливки, состоящие из оксидов, часто с включениями формовоч­ного материала;

ликвационные зоны — неравномерность химического соста­ва металла в теле отливки;

рванины — разрывы или надрывы металла разнообразного очертания с рваными краями;

закаты — вдавленные и закатанные в прокатываемом ме­талле заусенцы на поверхности;

волосовины — мелкие внутренние или выходящие на поверх­ность трещины, образовавшиеся из газовых пузырей или неме­таллических включений при прокатке или ковке;

флокены — тончайшие трещины с кристаллическим строени­ем поверхности стенок, образующиеся внутри толстого проката или поковок (диаметром более 30 мм);

трещины — одиночные или групповые, расположенные бес­порядочно или идущие в определенном направлении. К технологическим дефектам относятся:

трещины в зоне сварного шва;

непровар—отсутствие сплавления между основным и на­плавленным металлом в корне шва или по кромке, а также между отдельными слоями (проходами) при многослойной сварке;

поры и раковины в металле шва;

шлаковые включения в металле шва — небольшие объемы,

заполненные неметаллическими веществами (шлаками, оксида­ми);

непропай — полное или частичное незаполнение паяльного зазора припоем;

непроклей — отсутствие сцепления (склеивания) в отдель­ных участках клеевого соединения;

закалочные трещины — разрывы металла в процессе закал­ки, возникающие при охлаждении деталей преимущественно сложной формы вследствие высоких внутренних напряжений;

шлифовочные трещины — группа мелких и тонких разры­вов, как правило, в виде сетки на шлифованной поверхности металла;

надрывы — неглубокие трещины, возникающие в деталях в результате холодной деформации металла, например при свер­лении, развертке отверстий, накатке резьбы тупым инструмен­том.

Эксплуатационные дефекты возникают после некоторой нара­ботки изделия в результате усталости материала деталей, кор­розии, износа и т. д., а также вследствие неправильного техни­ческого обслуживания и ремонта.

К эксплуатационным дефектам относятся перечисленные ни­же повреждения.

Трещины усталости — наиболее распространенный эксплуа­тационный дефект, появляющийся в результате действия высо­ких переменных напряжений. Трещины усталости возникают, как правило, в местах концентрации напряжений (галтели, рез­кие переходы сечений, подрезы, основание резьбы и зубьев шес­терен, углы шпоночных канавок, отверстия для смазки и др.)» а также в местах дефектов металлургического и технологическо­го происхождения или следов грубой механической обработки поверхности (глубоких рисок, следов резцов и т. п.).

Трещины усталости различают по внешнему виду. Наиболее распространены трещины двух типов: 1) поперечные или коль­цевые, развивающиеся на цилиндрических деталях по окруж­ности в сечении, перпендикулярном к оси детали; 2) располо­женные под углом к оси детали.

В зоне усталостного разрушения отсутствуют какие-либо. признаки пластической деформации даже у самых пластичных материалов. Ширина раскрытия усталостной трещины у выхо­да ее на поверхность в начальной стадии разрушения не превы­шает нескольких микрон.

Коррозионные поражения встречаются на различных дета­лях. Степень коррозионного поражения зависит от агрессивно­сти среды, качества защитных покрытий, сочетания материалов. деталей в узле и других факторов (см. гл. 9).

Трещины ползучести распространяются по границам зерен» встречаются на деталях из жаропрочных металлов и сплавов. Основные причины их образования — высокие статистические напряжения при кратковременном действии нагрузки, перегрев

материала, длительное действие относительно низкой стати­ческой нагрузки, наклеп на поверхности деталей из жаропроч­ных сплавов.

Термические трещины, возникают при резких сменах темпе­ратур, при недостаточной смазке или при заедании (схватыва­нии) поверхностей трущихся деталей, вызывающем нагревание до высоких температур. Термические трещины часто наблюда­ются на поверхности азотированных, цементированных или по­верхностно-закаленных деталей, работающих при высоких удельных давлениях.

Трещины, термической усталости по внешнему виду похожи на термические. Они характерны для деталей из жаропрочных сплавов, возникают в результате циклического изменения тем­ператур (нагрева и охлаждения).

Трещины-надрывы, в поверхностном слое металла образуют­ся под действием высоких напряжений, приложенных один раз (растяжение, изгиб, кручение), когда нагрузки превышают проч­ность детали — например, при нарушении технологии правки детали, демонтаже или монтаже деталей с хрупким поверхно­стным слоем или при перегрузке детали в ходе эксплуатации.

Механические повреждения поверхности (забоины, вмятины, надиры, риски, местный наклеп) могут быть вызваны различ­ными причинами.

Задачей ремонтной службы является обнаружение дефектов любого вида; определение их допустимости в соответствии с су­ществующими нормами; фиксация дефектных зон и контроль за их развитием в процессе эксплуатации; замена деталей с не­допустимыми дефектами, например с усталостными трещина­ми.

Классификация отказов машины и её элементов.

Отказы в зависимости от причины их возникнове­ния делятся на две группы:

1) постепенные или прогнозируемые отказы;

2) внезапные или непрогнозируемые отказы.

Постепенные или прогнозируемые отказы возника­ют вследствие постепенного естественного износа дета­лей или постепенного изменения одного или нескольких параметров, заданных техническими условиями (повы-шенный расход топлива или масла, снижение мощно­сти машины, разрегулирование механизмов, затупление рабочих органов и др.).

Внезапные или непрогндзируемые отказы обусловлены скачкообразным изменением одного или нескольких: параметров, заданных техническими условиями, или¹ аварийной поломкой деталей. Эти отказы возникают вследствие определенных причин: усталостного разру­шения детали, поломки детали из-за внутренних де­фектов (трещин, литейных раковин и др.), коробления от местных перегревов, обрыва топливо- и маслопрово­дов при вибрациях и т. д. Установить заранее причины таких отказов трудно, поэтому при эксплуатации машины такие отказы возникают неожиданно, внезапно и. прогнозировать наработку машины до их возникнове­ния практически невозможно.

Деление отказов на постепенные и внезапные целесообразно в том смысле, что такая классификация помогает работникам заводов промышленности и ремонтных предприятий выявлять и устранять причины появ­ления отказов.

Важное технико-экономическое значение имеет вы­бор места и метода устранения отказа и восстановления: работоспособности машины или ее элемента. С этой точ­ки зрения целесообразно все отказы разделить на две категории:

1) эксплуатационные отказы (ЭО); 2) ресурсные отказы (РО).

Эксддуатационные отказы. К ним относятся такие, устранение которых не связано с большим объемом разборочно-сборочных работ, не требует высокой квлификации обслуживающего персонала и сложного-оборудования и сводится к замене неисправной детали (сопряжения) или регулировке вышедшего из строя механизма путем регулировки механизма или замены отка­завшей детали новой. Преимуществом такого спосо­ба восстановления работоспособности машины являет­ся полное использование ресурса заменяемых деталей: и сопряжений.

Применительно к насосному, компрессорному оборудованию,типичные примеры эксплуатационных отказов: течь саль­ников и уплотнений, разрыв и прогорание прокладок ослабление наружных креплений, загрязнение масляых, топливных фильтров и воздухоочистительных устройств нарушения регулировки клапанов, системы подачи топлива, сцепления, норм высева, глубины пахоты и др.

Однако не все отказы можно устранить в рабочих условиях. По мере старения машины в процессе экс­плуатации возникают более сложные отказы, устране­ние которых требует большого объема разборочно-сборочных работ, специальных подъемно-транспортных устройств, обкатки собранной машины на стенде, вы­сокой квалификации обслуживающего персонала, т. е. требует производственных условий ремонта. При вос­становлении работоспособности машины, агрегата в производственных условиях экономически нецелесообразно за­менять только вышедшую из строя деталь, сопряжение. В таких случаях, как правило, оценивают техническое состояние всех основных деталей и сопряжений и вы­браковывают те из них, остаточный ресурс которых меньше межремонтного ресурса агрегата или узла, установленного на машину. Следовательно, при устра­нении такого отказа наряду с работоспособностью вос­станавливают и межремонтный ресурс машины (агре­гата, узла). В соответствии с результатами восстанов­ления отказы такого рода называются ресурсными.

Следует иметь в виду, что отнесение отказа к той или другой группе зависит не только от сложности его устранения, но и от технико-организационных причин: наличие запасных частей, квалификация обслуживаю­щего персонала,, наличие резервных машин или обменного фонда узлов и агрегатов и др. Поэтому на практике применительно к конкретным условиям номенклатура эксплуатацион­ных, а следовательно, и ресурсных отказов может ме­няться в некоторых пределах.