Лекция 2. Классификация дефектов и отказов Вопрос 1. Классификация дефектов.

Виды и классификация дефектов машин и их частей определяются избранными классификационными принципами.

При выборе методов и средств контроля с учетом особенностей продукции, ее назначения, условий использования и т. п. дефекты подразделяют на явные, скрытые, значительные и малозначительные.

Явным считается дефект, для выявления которого в норматив­ной документации предусмотрены соответствующие правила, мето­ды и средства контроля. Скрытым считается дефект, для выявления которого в нормативной документации не предусмотрены правила, методы и средства контроля. Критический дефект исключает возможность использования продукции по назначению. Значительный дефект существенно влияет на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не является критическим. Малозначительный дефект не оказывает существенного влияния на использование продукции по назначению и на ее долговечность.

Дефект и брак делят на исправимый и неисправимый.

В теории неразрушающего контроля используются физические принципы классификации дефектов твердого тела: по величине; в зависимости от расположения, природы и происхождения; в зави­симости от ориентировки относительно главных действующих на­пряжений.

1. По величине дефекты твердого тела подразделяются на следующие группы:

а) дефекты атомного строения. Это так называемые дислокации, т. е. особые зоны искажений атомной решетки, содержащиеся в реальных кристаллах в огромных количествах (до ).

б) нарушение сплошности материалов субмикро- и микроскопи­ческого порядка. К этой группе дефектов твердого тела относят субмикроскопические трещины, по размерам не превышающие предела разрешения оптического микроскопа ( 0,2 мкм). Они мо­гут образовываться по границам блоков кристалла в процессе его роста, а также в результате приложения напряжений.

Субмикротрещины в том или ином количестве всегда имеются в реальном металле и являются концентраторами напряжений. Электрические и магнитные характеристики металлов существенно изменяются при появлении субмикроскопических трещин.

Из субмикроскопических трещин развиваются микроскопичес­кие (размером >0,2 мкм) — наиболее широкий класс дефектов, встречающихся в технических металлах. Такие трещины образу­ются на поверхности и в глубине деталей, как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации под действием внешнего нагружения. Даже при незначительной глубине (несколько микромет­ров) эти трещины резко снижают прочностные характеристики де­талей;

в) макроскопические дефекты. Это различного рода нарушения сплошности или однородности металла, часто видимые даже нево­оруженным глазом. Эти дефекты особенно резко снижают проч­ность деталей и, как правило, приводят к их разрушению при экс­плуатации.

Не следует, однако, считать, что относительно большие разме­ры макроскопических дефектов позволяют их легко обнаружить. Многие методы неразрушающего контроля, обладая большим раз­решением, часто оказываются неэффективными для обнаружения скрытых макроскопических дефектов.

Бездефектных деталей не существует. Любая деталь, изготовленная самым тщательным образом, «заряжена» дефектами атом­ного и субмикроскопического порядка, которые под действием внешнего нагружения могут развиваться в микро- и макроскопические. Поэтому улучшение эксплуатационных характеристик материалов и изготовленных из них деталей — это прежде всего полное исключение наиболее опасных дефектов и сведение до некоторого разумного минимума содержания дефектов, менее опасных в кон­кретных условиях работы детали, агрегата и системы в целом. Естественно, что этот «безопасный» минимум, определяющий каче­ство детали, зависит от условий внешнего нагружения и возрастает с увеличением энергонапряженности. В связи с этим контроль ка­чества ответственных конструкций, выполненных с минимальным запасом прочности и подвергающихся в работе значительным нагрузкам, — одна из основных задач в процессе ремонта авиацион­ной техники.

2. В зависимости от расположения и природы происхождения дефекты твердого тела подразделяют на следующие группы:

а) местные (различные нарушения сплошности — поры, ракови­ны, трещины, расслоения, флокены и т. д.). Эти дефекты, локали­зованные в ограниченных объемах, могут быть точечными, линей­ными, плоскостными и объемными. По расположению они разделя­ются на наружные (поверхностные и подповерхностные) и внут­ренние (глубинные);

б) распределенные в ограниченных зонах (ликвационные зоны, зоны неполной закалки, коррозионные повреждения и т. д.);

в) распределенные по всему объему детали или по ее поверхно­сти (несоответствие химического состава, повреждения в резуль­тате процессов трения, смазки и износа и т. д.).

3. В зависимости от ориентировки относительно главных действующих напряжений дефекты твердого тела могут быть резкими и нерезкими концентраторами напряжений. Поэтому в нормативно-технической документации оговаривается не только размер дефек­та, но и его месторасположение и ориентировка.