Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Описати принцип дії методів дефектоскопії:

• візуальний метод;

• рентгенодефектоскопії;

• гамма-дефектоскопія;

• радіодефектоскопія;

• інфрачервона дефектоскопія;

• магнітна дефектоскопія;

• електроіндуктівная (струмовихровим) дефектоскопія;

• термоелектрична дефектоскопія;

• електростатична дефектоскопія;

• ультразвукова дефектоскопія;

• капілярна дефектоскопія.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, мета та методи дефектоскопії.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Методи дефектоскопії та принцип їх дії.

4. Висновок.

Контрольні питання

1. На які види поділяються методи дефектоскопії?

2. Недоліки методів дефектоскопії.

3. Які основні методи дефектоскопії застосовують при контролі якості продукції?

4. З якою метою використовують методи дефектоскопії?

Література: [1-6].

Лабораторна робота № 2

Тема. Дефекти металевих виробів

Мета роботи: вивчити види дефектів у виробах.

Устаткуання: металографічний мікроскоп.

Короткі теоретичні відомості

Рівень промислового розвитку передових країн на сучасному етапі характеризується не тільки обсягом виробництва та асортиментом продукції, що випускається, але і показниками її якості. Різні дефекти дуже сильно впливають на якість і властивості металевих виробів, тому необхідно контролювати їх якість, для чого розроблені різноманітні методи контролю.

Контролю підлягають системи літаків, ракет, підводних і надводних кораблів, імітатори космічного простору, термоядерні установки, сховища газу і нафтопродуктів, і разом з тим герметизуються малогабаритні вироби масового виробництва, що випускаються хімічної, електронної, харчової, автомобільної та багатьма іншими галузями промисловості.

Велика розмаїтість випускаються промисловістю об'єктів, що розрізняються по конструкції і застосовуваних матеріалів і робочим середах, по терміну служби і зберігання, масовості випуску, умов експлуатації та іншим параметрам, вимагає розвитку різних методів і апаратури контролю, що відрізняються призначенням, фізичної сутністю, чутливістю, швидкодією і т . п.

Виявлені дефекти в залежності від можливого впливу їх на службові властивості деталі можуть бути критичними, значними і малозначними. При класифікації враховують характер, розміри, місце розташування дефекту на деталі, особливості деталей та виробів, їх призначення, умови використання (експлуатації).

Дефект називається кожне окреме невідповідність продукції вимогам, встановленим нормативно-технічної документації, т. е. це відхилення від передбачених технічними умовами якості готового металовироби або напівпродукту, частково або повністю порушена сукупність властивостей виробу даного виду (хімічний склад, структура, суцільність), якими визначається його споживча цінність.

Критичним називається дефект, при наявності якого використання продукції за призначенням неможливо або виключається через невідповідність вимогам безпеки або надійності.

Значний – дефект, який суттєво впливає на використання продукції за призначенням і (або) на її довговічність, але не є критичним

Малозначний – дефект, який не робить такого впливу.

Залежно від лінійних розмірів (ℓ) розрізняють три види дефектів металу:

• макродефекти (ℓ> 50 мкм);

• мікродефекти (ℓ = 10-50 мкм);

• субмікродефекти (ℓ <10 мкм).

Макродефекти виявляються візуально (на поверхні деталей і напівфабрикатів), макрошліфах, хімічно оброблених поверхнях, на поверхні макроізломов.

Мікродефекти виявляються при вивченні мікрошліфів і мікроізломов за допомогою світлових мікроскопів.

Субмікродефекти можуть бути виявлені тільки при електронно-мікроскопічному аналізі.

За природою виділяють дефекти металу:

• поверхневі;

• несплошності різних форм і розмірів;

• включення небажаних фаз неприпустимої форми і розмірів;

• спотворення геометричної форми;

• невідповідність технічним умовам середнього та локального хімічного складу по основним легуючим елементам і домішок, включаючи лікваційну неоднорідність.

Дефекти типу порушення суцільності: раковини, тріщини, розшарування, пори. Відхилення розмірів – довжини, ширини, висоти, діаметра, товщини стінки, а також товщини покриття і глибини поверхневого шару (загартованого, зневуглецьованого).

За походженням дефекти виробів поділяють на:

• виробничо-технологічні (металургійні та неметалургійні дефекти);

• експлуатаційні.

Металургійні дефекти виникають при литві і прокатці, а також при виготовленні і ремонті деталей (зварювання, пайка, склеюванні, клепання, механічна, термічна та інші види обробки, нанесення гальванічних покриттів). Їх поділяють на 4 види:

1. дефекти ливарного походження (гарячі і холодні тріщини, раковини, пористість, ліквація);

2. дефекти деформаційного походження (тріщини, міхури, порожнини, розшарування, смугастість тощо);

3. дефекти порошкової технології (включення сторонніх металів, неметалеві включення, пористість, несплошності тощо);

4. дефекти термічної обробки (перегрів, перепал, зневуглецювання, тріщини, викривлення та ін.)

Неметалургійні дефекти утворюються при виготовленні деталей і виробів з фасонних виливків і деформованих напівфабрикатів (дефекти зварювання та пайки, механічної обробки, термін, обробки).

Експлуатаційні дефекти виникають після деякого напрацювання вироби в результаті втоми металу деталей, корозії, зношування, а також неправильного технічного обслуговування і експлуатації.

Також під дефектом розуміють порушення періодичного розташування (чергування) часток (атомів, іонів, молекул) у кристалічній решітці металу або сплаву, що змінює їх фізичні та інші властивості:

• внутрішній дефект – залягає на глибині> 1 мм від поверхні;

• дефект кристалічної решітки – порушення закономірного періодичного розташування матеріальних частинок (атомів, іонів, молекул) по вузлах просторової решітки кристала.

Дефекти кристалічної решітки поділяють на:

• точкові;

• лінійні;

• поверхневі.

Точкові дефекти мають розміри по всіх напрямах не більше декількох атомних діаметрів. До точкових дефектів відносяться вакансії, міжвузольні атоми, домішкові атоми і їхні комплекси.

Лінійні дефекти мають атомні розміри в двох вимірах, а в третьому вони значно більшого розміру, який може бути порівняємо з довжиною кристалу. До лінійним дефектів відносяться дислокації, ланцюжки вакансій і міжвузольний атомів.

Поверхневі, в окремому випадку плоскі, дефекти мають атомні розміри тільки в одному вимірі. До поверхневих дефектів відносяться кордону зерен, субзерен і двійників, дефекти упаковки, антифазні кордони.

Перелік дефектності матеріалів і виробів:

• критичний дефект – дефект такого розміру, перевищення якого при цьому додатку напруг призводить до спонтанного руйнування вироби;

• незворотний дефект термічної обробки – комплекс небажаних структурних і фазових змін при термічному впливі, яке неможливо усунути повторної термічною обробкою (наприклад, окислення або розплавлення меж зерен в сталі при пережоге);

• оборотний дефект термічної обробки – комплекс небажаних структурних і фазових змін при термічному впливі, які можуть бути усунені повторної термічною обробкою (наприклад, формування крупного зерна в сталі при перегріві);

• поверхневий дефект – на поверхні виробу;

• підповерхневий дефект – на глибині 0,5 – 1,0 мм від поверхні виробу;

• дефект прокатки – дефект поверхні або форми металу, що утворюється при прокатці;

• радіаційний дефект – точковий дефект кристалічної решітки - результат її опромінення частинками високої енергії;

• дефект розливання – дефект металу, обумовлений порушенням технології розливання;

• дефект упаковки – порушення чергування щільноупакованими атомних шарів в кристалічній решітці.

• дефект форми – відхилення форми вироби від заданої технологічними умовами (наприклад, кривизна, неплощинність, серповидність).

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Описати аналіз дефектів виробів.

3. Перерахувати дефекти металу.

4. Визначити вплив дефекту на властивості виробу.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, цілі та перелік дефектності виробів.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Процес аналізу виробів на дефектність.

4. Висновок.

Контрольні питання

1. Які існують дефекти металу?

2. Перерахувати дефекти кристалічної решітки.

3. Перерахувати металургійні дефекти.

4. Які існують точкові дефекти?

Література: [2-8].

Лабораторна робота № 3

Тема. Дефекти зварних з'єднань і причини їх виникнення

Мета роботи: вивчити дефекти зварних з'єднань і причини їх виникнення.

Устаткування: мікроскоп, діоптрійні та телевізійні трубки.

Короткі теоретичні відомості

В процесі утворення зварних з'єднань в металі шва та зону термічного впливу можуть виникати різні відхилення від встановлених норм і технічних вимог, що призводять до погіршення працездатності зварних конструкцій, зниженню їх експлуатаційної надійності, погіршення зовнішнього вигляду виробу. Такі відхилення називають дефектами. Дефекти зварних з'єднань розрізняють з причин виникнення та місцем їх розташування (зовнішні і внутрішні). Залежно від причин виникнення їх можна розділити на дві групи. До першої групи відносяться дефекти, пов'язані з металургійними і тепловими явищами, що відбуваються в процесі утворення, формування і кристалізації зварювальної ванни і охолодження зварного з'єднання (гарячі і холодні тріщини в металі шва і навколошовной зоні, пори, шлакові включення, несприятливі зміни властивостей металу шва і зони термічного впливу). До другої групи дефектів, які називають дефектами формування швів, відносять дефекти, походження яких пов'язане в основному з порушенням режиму зварювання, неправильної підготовкою та складанням елементів конструкції під зварювання, несправністю устаткування, недостатньою кваліфікацією зварника та іншими порушеннями технологічного процесу. До дефектів цієї групи відносяться невідповідності швів розрахунковим розмірами, непровари, підрізи, прожогом, напливи, незаварені кратери. Види дефектів наведено на рис. 3-1. Дефектами форми і розмірів зварних швів є їх неповномірного, нерівномірні ширина і висота, горбистість, сідловини, перетяжки.

Ці дефекти знижують міцність та погіршують зовнішній вигляд шва. Причини їх виникнення при механізованих способах зварювання – коливання напруги в мережі, прослизання дроту в подаючих роликах, нерівномірна швидкість зварювання через люфтів в механізмі переміщення зварювального автомата, неправильний кут нахилу електрода, протікання рідкого металу в зазори, їх нерівномірність по довжині стику. Дефекти форми і розмірів швів опосередковано вказують на можливість утворення внутрішніх дефектів у шві.

Рисуное 3.1 – Види дефектів зварних швів:

а – ослаблення шва; б – нерівномірність ширини; в – наплив; г – підріз; д – непровар; е – тріщини і пори; ж – внутрішні тріщини і пори; з – внутрішній непровар; и – шлакові включення

Напливи. Утворюються в результаті натікання рідкого металу на поверхню холодного основного металу без сплаву з ним. Вони можуть бути місцевими – у вигляді окремих застиглих крапель, а також мати значну протяжність уздовж шва. Найчастіше напливи утворюються при виконанні горизонтальних зварних швів на вертикальній площині. Причини утворення напливів - великий зварювальний струм, занадто довга дуга, неправильний нахил електрода, великий кут нахилу виробу при зварюванні на спуск. При виконанні кільцевих швів напливи утворюються при недостатньому або зайвому зсуві електрода з зеніту. У місцях напливів часто можуть виявлятися непровари, тріщини та ін

Підрізи. Представляють собою довгасті поглиблення (канавки), що утворилися в основному металі уздовж краю шва. Вони виникають в результаті великого зварювального струму і довгою дуги. Основною причиною підрізів при виконанні кутових швів є зміщення електрода у бік вертикальної стінки. Це викликає значний розігрів металу вертикальної стінки і його стікання при оплавленні на горизонтальну стінку. Підрізи призводять до ослаблення перерізу зварного з'єднання і концентрації в ньому напруг, що може стати причиною руйнування.

Пропали. Це наскрізні отвори в шві, утворені в результаті витікання частини металу ванни. Причинами їх утворення можуть бути великий зазор між зварюються кромками, недостатнє притуплення крайок, надмірний зварювальний струм, недостатня швидкість зварювання. Найбільш часто прожоги утворюються при зварюванні тонкого металу і виконанні першого проходу багатошарового шва. Прожоги можуть також утворюватися в результаті недостатньо щільного підбирання зварювальної підкладки або флюсової подушки.

Непровари. Непроваром називають місцеве несплавлення кромок основного металу або несплавлення між собою окремих валиків при багатошаровому зварюванні. Непровари зменшують перетин шва і викликають концентрацію напружень у з'єднанні, що може різко знизити міцність конструкції. Причини утворення непроварів – погана зачистка металу від окалини, іржі та забруднення, малий зазор при складанні, велике притуплення, малий кут скосу кромок, недостатній зварювальний струм, велика швидкість зварювання, зсув електрода від центру стику. Непровари вище допустимої величини підлягають видаленню і подальшої заварці.

Тріщини. Також як і непровари, є найбільш небезпечними дефектами зварних швів. Вони можуть виникати як в самому шві, так і в навколошовной зоні і розташовуватися уздовж або поперек шва. За своїми розмірами тріщини можуть бути макро- і мікроскопічними. На утворення тріщин впливає підвищений вміст вуглецю, а також домішки сірки і фосфору.

Шлакові включення. Представляють собою вкраплення шлаку в шві, утворюються в результаті поганої зачистки крайок деталей і поверхні зварювального дроту від оксидів і забруднень. Вони виникають при зварюванні довгою дугою, недостатньому зварювальному струмі і надмірно великій швидкості зварювання, а при багатошаровому зварюванні - недостатньою зачистці шлаків з попередніх шарів. Шлакові включення послаблюють перетин шва і його міцність.

Газові пори. З'являються в зварних швах при недостатній повноті видалення газів при кристалізації металу шва. Причини пір - підвищений вміст вуглецю при зварюванні сталей, забруднення на кромках, використання вологих флюсів, захисних газів, висока швидкість зварювання, неправильний вибір присадного дроту. Пори можуть розташовуватися в шві окремими групами, у вигляді ланцюжків або одиничних пустот. Іноді вони виходять на поверхню шва у вигляді воронкоподібних заглиблень, утворюючи так звані свищі. Пори також послаблюють перетин шва і його міцність, наскрізні пори призводять до порушення герметичності з'єднань.