Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологическое обеспечение качества. Учебное пособие
.pdf
Метастабильно аустенитные стали (трипстали) обла
кими пластичными свойствами (удлинение до 100%) во вр
мирования, сопровождавшегося превращением метастаби
9 % N
Упрочняющая обработка этих сталей состоит из неск
и и теплого на
С. Вместе с тем эти стали обладают существенны
ком, состоящим в склонности к водородной хрупкости. Эт
ток устраняют вакуумным отжигом или обычным отжиго
чения высокой прочности я
лучение сверхмелкозернистых структур у сталей (СМЗ
зерна до 10 мкм. Технологически метод обеспечивается св
, немного выше критических и очень кор
ляется сочетание высоки
. Недостатко
невозможность получения сверхмелкого зерна в больши
.1. обозначения соответствуют областям и ви
81
стенита в мартенсит.
Эти стали содержат 0,2–0,5% С; 9–13% Сr; 8–
около 2% Si; 1–2% Mn.
пов: закалка до полной аустенизаци
400–600 º
ленном охлаждении.
Одним из способов полу
ным нагревом до t
держками. Достоинством СМЗ яв
прочности, ударной вязкости и критерия K
ору-
–9% Mo;
а-
та-
д-
о-
т-
ы-
Lc
Другой недостаток – разупрочнение стали при нагревах.
Рис. 3.1. Зависимость критерия Ирвинга KLc
от условного предела текучести ∆σ
0,2
На рис. 3
82
I – область вязкого разрушения;
II – область транскристаллитного скола;
III – область интеркристаллитного скола;
IV – область квазискола;
МАС
– метастабильно аустенитные стали;
СМЗ
– стали со сверхмелким зерном;
ТМО
– стали после механической обработки;
МСС
– мартенситно-стареющие стали;
СУС
и
ВУС
– средне и высокоуглеродистые стали;
НУС
– низкоуглеродистые, низколегированные стали;
ПП
– эвтектоидные стали с пластинчатым перлитом.
Обеспечение качества деталей машин зависит от учета влияния
легирующих элементов на структуру и свойства стали. Данное положение отражено в табл. 3.2.
Таблица
3.2
Влияние легирующих элементов на структуру
и свойство стали
Свойство или
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 Склонность к
характер
влияния
Склонность
к образованию:
карбидов
феррита
к увеличению
зерна
Прочность
Пластичность
Прокаливаемость
Износостойкость
Трещиностойкость
Жаростойкость
Коррозионная
стойкость
Хлоростойкость
Жидкотекучесть
образованию
усадочных трещин
Ni Cr Mn Si W Mo Vi Ti Nb Cu
–
++
+
++
+
++
+
0
+
+
++
0
+ + + + - - – 0 + 0 0
+
- -
- +
–
++
++
- +
++
+
- -
+
–
+
+
–
++
++
+
+
–
+
+
–
+
–
+
–
+
+
–
+
++
–
–
++
–
–
+
–
++
+
–
+
+
+
–
++
–
–
+
0
++
+
–
+
+
++
–
++
–
–
+
+
+
0
+
+
0
+
+
++
- -
- -
++
+
–
+
- +
+
+
- -
++
–
- +
+
–
+
–
++
+
+
–
–
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
++
Символы в таблице обозначают следующее:
+ увеличивает влиние,
++ сильно увеличивает влияние,
– уменьшает влияние,
83
– – значительно уменьшает влияние,
0 не влияет.
Обеспечения качества при термообработке
Основной фактор – соблюдение технологической дисциплины,
которая обеспечивает требуемые параметры твердости и структуры.
Основные методы: термообработка ТО, термомеханическая обработка
ТМО, химико-термическая обработка ХТО, ТВЧ, ВТПО, НТМО и др.
Технологические методы повышения качества деталей машин и
их соединений пластическим деформированием
Поверхностное пластическое деформирование материалов позволяет снизить материалоемкость, повысить надежность и долговечность изделий наряду с получением заготовок пластическим деформированием (ковка, штамповка, прокат, выдавливание и др.). Методы
пластического деформирования деталей можно разделить на три класса:
1. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластиче-
ским деформированием.
2. Формообразующая обработка пластическим деформировани-
ем.
3. Отделочно-упрочняющая обработка пластическим деформи-
рованием.
К первому классу относят: накатывание, обкатывание, раскатывание, выглаживание, виброобработка, динамическое упрочнение,
электромеханическая и комбинированная обработка различных поверхностей деталей машин. Обработку можно вести на отделочных,
упрочняющих и промежуточных отделках упрочняющих режимах.
Промежуточный режим 1,5
δ
< p < 3
T
δ
позволяет улучшить несущую
T
способность, параметры шероховатости и волнистости (комплексно) и
уменьшить комплексный параметр
Сх
в 10–20 раз.
Ко второму классу относят получение в заданных размерах и
форме отделочных элементов деталей машин. Это накатывание зубьев,
шлицев, резьб, фасонных поверхностей.
К третьему классу относят отделочно-упрочняющую обработку
поверхности без изменения ее формы при пластическом деформировании практически всей заготовки. Это дорнование с последующим калиброванием, дорнование с последующей запрессовкой.
Эта обработка ведет к повышению усталостной прочности и износостойкости, прочности, точности, контактной жесткости.
84
Повышения качества деталей машин
нанесением покрытий
Виды гальванических покрытий
Наиболее распространены следующие методы для получения покрытий:
а) Хромирование. Толщина покрытия составляет
15–45 мкм, покрытия стойки в кислой и щелочной средах.
б) Цинкование. Толщина покрытия составляет 7–30 мкм, покрытия стойки во влажной среде. Оно может подвергаться последующему
фосфотированию.
в) Кадмирование. Толщина покрытия составляет 7–45 мкм. Покрытие защищает крепежные детали от коррозии.
г) Меднение. Толщина покрытия составляет 5–35 мкм. Применяется для получения подслоя при хромировании и никелировании.
д) Свинцевание. Толщина покрытия составляет 75–400 мкм,
оно устойчиво в серной кислоте
е) Никелирование. Толщина покрытия составляет 12–36 мкм,
применяется для защиты от коррозии в атмосфере воздуха и как декоративное покрытие.
ж) Лужение. Толщина покрытия составляет 3–525 мкм, применяется как подслой при серебрении, никелировании и т. д. Толщина покрытия в 12–36 мкм является достаточной для защиты от коррозии в
атмосфере воздуха, применяется также как декоративное покрытие.
з) Латунирование. Толщина покрытия составляет 3–5 мкм, применяется как подслой при серебрении, никелировании и т. д.
Диффузионные покрытия
Слой имеет скрепления с основой, формируемым диффузионным
путем при повышенной температуре.
Используют практически все элементы периодической системы.
наиболее известны хромирование, силицирование, борирование, цианирование, цементация, азотирование, алитирование и другие виды
упрочнения.
Другие покрытия
Для защиты поверхности от коррозии или придания ей необходимых технологических свойств применяют лакокрасочные покрытия,
нанесение которых требует предварительной подготовки поверхности,
85
такой как грунтовка и шпаклевка. Применяют алкидные, фталевые,
глифталевые эмали и др. (например, нитроэмали, молотковые эмали).
В машиностроении широко используются покрытия из пластмасс. Широко используются процессы металлизации с помощью разного рода напылений. В последнее время чрезвычайно перспективным
стало получение покрытий напылением из жаростойких материалов.
Здесь следует отметить газотермическое напыление поверхностей деталей типа сопел для авиационных двигателей.
Обеспечение качества сварных соединений
Как уже отмечалось ранее, обеспечение качества продукции
включает в себя методы и виды деятельности управленческого и производственного характера, используемые для выполнения требований
к качеству. На предприятиях разрабатывается и поддерживается в
функциональном состоянии система обеспечения качества продукции.
Эти стандарты входят непосредственно в производственные процессы,
сферу управления и устанавливают четкие требования к системам
обеспечения качества. Внедрение систем качества, основу которых
составляет управление и обеспечение жизненного цикла продукции
предприятия на всех стадиях ее существования, обусловливает внедрение статистических методов управления качеством продукции. Эти
методы связаны с анализом дефектов изделий, отклонений от заданных количественных характеристик и их регистрацией. Конечным результатом такого анализа является выработка управляющих действий
для повышения качества продукции. Корректирующие и управляющие
действия вырабатываются на всех стадиях жизненного цикла продукции. Одним из важнейших методов статистического управления процессом является диаграмма Парето, в основе построения которой лежат результаты анализа дефектов изделий.
К основным дефектам сварных швов относят:
1) непровар – отсутствие соединения между металлом изделий и
наплавленным металлом или недостаточная глубина проникновения
наплавленного металла в основной материал. Причина – неправильно
выбраны режимы сварки;
2) пережог – окисление металла шва и прилегающего к нему основного металла. Причины – сильно окислительная среда, большая
длина дуги, замедленное движение источников нагрева, интенсивный
режим сварки;
3) прожог – местное сквозное проплавление свариваемых частей
при электродуговой сварке. Причины – большая сила тока, недостаточная толщина металла, малая величина притупления кромок;
86
4) подрез – углубление вдоль шва на основном металле.
Причины – неравномерная подача присадочного прутка, неправильное
положение электрода или горелки, избыток подводимого тепла;
5) наплывы на швах. Причины – неправильно выбраны режим и
скорость сварки;
6) пористость – появление свищей, газовых пузырей или шероховатости на поверхности шва. Причины – газы в металле, вода в обмазке или флюсе, ржавчина на свариваемых кромках или присадочном
металле;
7) шлаковые включения в металле. Причины – загрязнения основного и присадочного металла окислами, которые получаются в результате неравномерности плавления электродного покрытия, тугоплавкости и повышенной вязкости шлаков и недостаточного раскисления металла шва;
8) трещины шва. Причина – большие усадочные и структурные
напряжения в металле (например, образование мартенсита), повышенное содержание серы, фосфора и углерода в металле, чрезмерно жесткое закрепление свариваемых деталей. Трещины бывают продольными
и поперечными в металле шва или зоне термического влияния. Они
могут быть макро- и микроскопическими, горячими и холодными
9) кратеры – углубления в конце шва. Причина – обрывы дуги.
Они уменьшают рабочее сечение шва и снижают его прочность;
10) несплавление – несплошности на свариваемых поверхностях
или кромках материалов. Причина – недостаточная температура сварочной ванны.
Все указанные дефекты встречаются главным образом при сварке плавлением. При сварке давлением и пайке возникают типичные
дефекты: пережог металла, непровар, несплавление, пористость, кольцевые и продольные трещины.
В повседневной деятельности предприятия, несмотря на увеличение усилий по повышению качества выпускаемой продукции, возможно появление брака.
Поиски решений по устранению брака начинают с классификации видов брака по отдельным факторам (операциям) с целью выявления основных, связанных с наибольшими затратами. Для этого используют различные методы, один из которых имеет важное прикладное
значение на основе построения и анализа диаграмм Парето. По своему
содержанию диаграммы Парето представляют собой разновидности
столбчатых гистограмм с нанесенными на них кумулятивными графиками суммированных значений в целях наглядного отображения рассматриваемых факторов в порядке уменьшения характеристик их зна-
87
чимости. Построение диаграммы Парето начинают с осуществления
ранжирования факторов влияния в порядке уменьшения их значимости. Затем на горизонтальной оси диаграммы строят равномерно расположенные столбцы, соответствующие факторам влияния. На диаграмму справа наносят дополнительную ординату (вертикальную ось)
с процентной шкалой и вычерчивают кумулятивную кривую, которая
представляет собой графическое изображение постепенного суммарного вклада каждого фактора влияния в суммарный стопроцентный
эффект при переходе от первого столбца (первого фактора влияния) к
последнему. Кумулятивная кривая начинается от начала координат и
проходит через верхний правый угол первого столбца. Столбцы могут
примыкать друг к другу и к левой ординате или располагаться на некотором расстоянии друг от друга и правой ординаты. Последующие
точки кривой наносят на вертикалях, являющихся продолжением правых боковых сторон столбцов.
В. Парето сформулировал принцип или «правило 80–20» заключающийся в том, что примерно восемьдесят процентов проявлений,
например брака, вызвано двадцатью процентами факторов влияния
(причин). Анализ диаграмм Парето с кумулятивной кривой позволяет
выявить эти 20 % причин. Этот анализ называют анализом Парето или
АВС-анализом.
При использовании диаграмм Парето составляющие, по которым
проводится анализ, делят на три группы: А, В, С.
В первую группу выделяют три фактора, которые по своей величине превосходят все остальные и располагают в порядке убывания их
значений.
Во вторую группу включают три последующих фактора, каждый
из которых в убывающем порядке входит в группу В.
В третью группу заносят все остальные факторы, выделяя в качестве последнего фактора группу «прочие факторы», т.е. те, которые не
удалось разделить на составляющие. Общий вид диаграммы Парето
представлен на рис. 3.2.
При контроле качества сварных изделий применяют различные
способы разрушающего и неразрушающего контроля сварных швов
для выявления дефектов.
Методы разрушающего контроля. Разрушающие испытания проводят обычно на контрольных образцах, реже на моделях и на самих
изделиях. Контрольные образцы сваривают из того же материала и по
той же технологии, что и сварные соединения изделии. К разрушающим методам контроля относятся: механические испытания, металлографические исследования, химический анализ, коррозионные испы-
тания, исследования на свариваемость. Эти испытания по
теризующие прочность, кач
Механические испытания соединений и металла шва
растяжение, изгиб, сплющивание и т.п. По характеру нагр
талостные и
Металлографические исследования проводят на микр
шлифах, вырезанных из сварного соединения. На микрошл
деляют микроструктуру шва и околошовной зоны, разме
макрошлифах выявляют границы шва и зоны те
влияния, макроскопическое строение сварного шва, размер
ление кристаллитов, а также дефекты в сварном шве: не
непровар, неметаллические включения, газовые поры и тре
нализ проводят для контроля состава
металла шва и сварочных материалов (электродной про
наплавленного металла). Пробы отбирают в виде стружки
Коррозионные испытания проводят для определения
и работе в различ
Испытания проводят на общую и межкристаллитную корро
Неразрушающие методы контроля. К таким метода
относят: контроль на непроницаемость (керосином, сжаты
), ма
электромагнитный, люминесцентный, радиационный, уль
проводят на открытых с
зервуарах, цистернах и т.п. Способ основан на высокой пр
ют меловой обмазкой
лучить числовые данные, харак
дежность соединений.
88
о-
а-
Рис. 3.2. Диаграмма Парето
сматривают статистические, динамические и ус
также выявляют микроскопические трещины и поры.
На
Химический а
ной стойкости сварного соединения пр
вакуумированием, гидравлическими течеискателями
и магнитографический.
Испытание швов керосином
у-
- и макро-
е-
в-
н-
е-
способности керосина, швы покрыва
89
стороны. С внутренней стороны швы смачивают керосином. Дефекты выявляются на окрашенной мелом стороне в виде ржавых полос и
пятен.
Испытание сжатым воздухом
контроля общей герметичности сосудов. Негерметичность определяют
по спаду давления при выдержке в течение 10–100 ч. Испытательное
давление выбирают равным 1–1,2 от рабочего.
Испытание мыльной пеной
азотом, с наружной стороны обмазывают мыльной пеной. Дефекты
выявляют по появлению пузырьков. Можно вместо мыльных растворов применить специальные материалы.
Способ погружения
ного давления (0,03–0,3 МПа) и погружают в воду. Негерметичность
шва определяют по выходящим пузырькам воздуха.
Способ вакуумирования
зрачным верхом. Перед установкой камеры шов смачивают мыльным
раствором. В камере создают вакуум 0,01–0,06 МПа. Дефекты выявляются в виде пузырьков.
Гидравлические испытания
лить плотность и прочность сварных швов. Испытания проводят с
полным или частичным наполнением изделий водой, с полным заливом и дополнительным давлением от напорной трубки, с полным заливом и созданием давления около 1,5–2 от рабочего. Изделие выдерживают в таких условиях требуемое время, затем осматривают. Течи выявляются в виде струек и потений. Для повышения чувствительности
контроля используют водные растворы, обладающие повышенной
проникающей способностью, а также растворы с радиоактивными добавками. В этом случае радиационные индикаторы выявляют мелкие
течи.
Испытание течеискателями
ные течеискатели. При применении гелиевых течеискателей внутри
испытуемого изделия создают вакуум, а снаружи сварные швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей гелий проникает внутрь сосуда, а затем поступает в течеискатель, где имеется
специальная аппаратура для его обнаружения. При применении галоидных течеискателей внутри испытуемого сосуда создают избыточное
давление и вводят галоидный газ. Газ проникает через неплотности в
шве, отсасывается снаружи сосуда и поступает в специальную аппаратуру. По наличию галоидного газа определяют неплотность шва.
Радиационные методы контроля
Сущность контроля рентгеновскими и γ-лучами заключается в том, что
. Изделие наполняют воздухом до избыточ-
. На изделие накладывают камеру с про-
. Эти испытания проводят для
. Изделие наполняют воздухом или
. Эти испытания позволяют опреде-
. Применяют гелиевые или галоид-
(рентгеновскими и γ-лучами).
90
они поглощаются при прохождении через дефектные и бездефектные
участки сварных швов.
Существуют четыре способа фиксации выявления лучами дефектов сварки:
1) флюороскопический путем рассмотрения дефектов на экране;
2) рассмотрение дефектов на экране электронного оптического
преобразователя;
3) фотографический с фиксацией дефектов на фотопленке;
4) ионизационный.
Наиболее распространенным является
Рентгеновские лучи, проходя через испытываемый сварной шов, будут
частично поглощаться и действовать на находящуюся за ним фотопленку, экран или ионизационную камеру. Дефектные места видны
как почернения различной величины и формы соответственно характеру дефекта. В промышленности для просвечивания изделий применяют серийные рентгеновские аппараты типа РУП.
Магнитные методы
ки ферромагнитных магнитопроводящих металлов намагничивают
сварные швы. Если в таком сварном шве на пути магнитного потока
встречается трещина, разъединяющая металл газовым зазором, то она
нарушает закономерность прохождения магнитного потока вследствие
различной магнитной проницаемости металла и трещины. Там, где над
дефектом образуется поток рассеяния, магнитные силовые линии огибают дефект, выходят наружу и идут обратно в изделие, в результате
чего возникают разноименные полюсы. Задачей магнитного метода
контроля является улавливание образовавшихся за дефектами магнитных потоков рассеяния. В намагниченном металле дефекты, вызвавшие образование потоков рассеяния, выявляют магнитным порошком
или индукционными искателями.
Люминесцентный метод
поверхностных дефектов, главным образом трещин в сварных швах на
немагнитных материалах: нержавеющих и жаропрочных сталях, алюминиевых и магниевых сплавах. Метод основан на свойстве некоторых
жидкостей флюоресцировать, то есть светиться под действием ультрафиолетовых лучей. Флюоресцирующий состав проникает в невидимые
глазом мелкие трещины в сварном шве и при облучении ультрафиолетовыми лучами люминесцирующая жидкость светится ярким желто–
зеленым светом.
Ультразвуковая дефектоскопия
дефектоскопия заключается в подаче на сварной шов изделия ультразвуковых колебаний, генерированных пьезоэлементом (кварцевой пла-
контроля сварных соединений. После свар-
контроля применяют для выявления
фотографический способ
сварных швов. Ультразвуковая
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]