Контроль готового виробу
Оцінка якості виконання зварюванням або паянням на готовому виробі здійснюється за такими ознаками:
а) за наявності зовнішніх дефектів;
б) за наявністю внутрішніх дефектів.
Зовнішні дефекти контролюються зовнішнім оглядом неозброєним оком або за допомогою луп і інших пристроїв. У деяких випадках для виявлення найдрібніших поверхневих дефектів використовуються такі спеціальні методи дефектоскопії, як метод проникаючих фарб і ін.
Зовнішньому огляду піддаються всі 100% деталей і виробів. Місця з'єднань (шви, спаи) проглядаються до і після очищення. Для контролю зовнішнім оглядом широко використовуються еталони, т. Е. Вузли, в яких шви зварені відповідно до вимог технічних умов. Для контролю розмірів швів застосовуються спеціальні та універсальні шаблони.
Для виявлення внутрішніх дефектів використовуються різні методи дефектоскопії, пневмо- і гідровипробування, механічні, статичні і динамічні випробування.
Контроль без руйнування, що дозволяє виявляти дефекти в матеріалі деталей або готових вузлів, застосовується як на заводах-виробниках, так і при експлуатації виробів.
розвиток фізики в останні роки відкрило великі можливості створення ефективних методів дефектоскопії, що дозволяють перевірити без руйнування якість зварних і паяних з'єднань в відповідальних конструкціях. Такі методи контролю, засновані на використанні ультразвуку, магнітного поля, рентгено-та гамма-променів і т. П., Що застосовуються в залежності від типу конструкції, поставлених вимог і ряду інших чинників.
Мал. 0. Електромагнітний дефектоскоп МД-138
Деякі моделі такий контрольної апаратури, область їх використання і технологічні можливості представлені на рис. 0 - 4.
Електромагнітні методи дефектоскопії служать для контролю феромагнітних матеріалів. Найчастіше ці методи контролю застосовуються для вузлів і деталей компактної форми - балок, кронштейнів, циліндрів, штоків і т. п. Установка для контролю складається з перемагничиваемом-щей котушки, двох магніто-проводів і двох полюсних щіток, що контактують з перевіряється деталлю. Один з дефектоскопов показаний на рис. 0.
Флюоресцирующие суспензії і фарбують речовини застосовують для контролю такйх вузлів, які важко або неможливо перевірити за допомогою магнітного, ультразвукового або рентгенографічного методів контролю.
Мал. 1. Люмінесцентний дефектоскоп ЛД-2
Окрашивающие і флюоресцирующие речовини або представляють собою готову емульсію, або вимагають застосування емульгаторів. Як люмінесцирующего речовини застосовується розчин Нормоліт з лігроїном або гасом (в пропорції 1: 3). Огляд вироби ведеться при ультрафіолетовому опроміненні. Як фарбувального речовини використовується розчин кольорового анілінового барвника (судан). Такий метод контролю відрізняється виключно високою роздільною здатністю. Випускаються установки типу ЛД-277ДМК-3 (рис. 1).
Ультразвукова дефектоскопія є одним з найбільш перспективних методів контролю без руйнування. Більш широко використовуються дефектоскопи, що працюють за принципом прийому і відповідного перетворення відбитого імпульсу ультразвукових коливань. Принципова схема такого контролю з використанням призматичних шукачів представлена на рис. 2.
Принцип відображення променя і принцип загасання ультразвукової енергії дозволяють виявляти дефекти дуже малих розмірів. Один з вітчизняних ультразвукових дефектоскопів показаний на рис. 3.
В даний час в авіаційній промисловості все ширше починає застосовуватися акустичний імпедансної метод дефектоскопії, заснований на вимірі механічного опору в даній точці поверхні виробу. Метод є досить ефективним засобом виявлення ділянок з відсутністю зчеплення між обшивкою і іншими елементами багатошарових клеєних і паяних конструкцій з найрізноманітніших матеріалів. У схему акустичного імпедансного дефектоскопа ІКС (Рис. 4) включені датчик, генератор звукової частоти, підсилювач, релейне граничний пристрій і джерело живлення. При роботі наконечник датчика притискається до обшивки вироби. У місці непропая знижується жорсткість обшивки і збільшуються її коливання; це вловлюється датчиком. При наявності дефекту загоряється розташована в датчику сигнальна лампа. Продуктивність приладу залежить від величини допускається дефекту. При величині його в межах майданчика діаметром 2 см продуктивність складає близько 10 м2 поверхні виробу в годину. Дефектоскоп призначений для контролю як на виробництві, так і в процесі експлуатації і ремонту, коли контрольовані ділянки важкодоступні.
Мал. 2. Схема контролю зварних з'єднань ультразвуком:
а - прямим променем, б, в - відбитим променем, 1 - призма шукача, 2 - п'єзоелемент, 3 - напрям поширення пучка ультразвукових коливань, 4 - виріб, 5 - дефект
Мал. 3. Ультразвуковий дефектоскоп УЗД -7Е.
Рентгенографічні методи контролю без руйнування використовуються на додаток до інших основних методів в залежності від властивостей контрольованого вузла. Чим складніше форма вузла, зварного або паяного, тим більше переваг має рентгенографічний метод контролю в порівнянні з іншими. Можливості контролю просвічуванням значно розширюються з використанням джерел гамма випромінювання (рис. 5). Контроль просвічуванням широко використовується для паяних виробів.
При контролі клеесварних панелей просвічуванням для отримання більш чітких результатів в клей додаються іноді порошки металів, що збільшують поглинання (Pb, Nb, або Мо).
В даний час у вітчизняній і зарубіжній промисловості ведуться великі роботи по механізації і автоматизації цього способу контролю. При цьому в першу чергу використовується спосіб візуального просвічування із застосуванням електронно-оп-тичних перетворювачів, а також із зображенням об'єкта через оптичні лінзи чи на екрані телевізора.
Схема просвічування із застосуванням електронно-оптичного перетворювача приведена на рис. 6.
Мал. 4. Схема акустичного імпедансного дефектоскопа ІКС :. 1 - перевіряється з'єднання, 2 - динамометрический п'єзоелемент датчика, 3 - випромінює п'єзоелемент датчика, 4 - відображає маса датчика, 5 - сигнальна лампа, 6 - звуковий генератор, 7 - релейне пристрій, 8 - вихідний стрілочний індикатор, 9 - підсилювач
Мал. 5. Гамма-установка ГУП -А-2М
При такому методі на екрані спостереження відразу ж визначається наявність і характер дефектів в з'єднанні. Роботи, проведені в цьому напрямку, показали, що ці нові пристрої для рентгеноскопії збільшують продуктивність контролю в 10 - 20 разів у порівнянні з фотометодом. Однак чутливість і роздільна здатність його кілька В менше.
Вітчизняною промисловістю випускається установка КС-1 з використанням рентгенівської установки РУМ -4.
При створенні герметичних конструкцій виключно велике значення має щільність одержуваних зварних або паяних з'єднань. У зв'язку з цим дуже важливий і широко застосовується контроль герметичності конструкцій.
Випробування герметичності конструкцій можна розділити на три основні категорії:
1) випробування конструкцій в процесі проектування нових виробів;
2) випробування перших дослідних зразків нових виробів;
3) випробування серійних виробів.
Випробування конструкцій в процесі проектування нових виробів проводяться на зразках за спеціально розробленими програмами, максимально наближає умови випробувань до експлуатаційних. В процесі проектування герметичних агрегатів в більшості випадків проводяться випробування герметичності експериментальних моделей відсіків, а нерідко і спеціально виготовлених натурних зразків в умовах, близьких до експлуатаційних, з повторних навантаженнях при різних температурах. Як один із прикладів можна привести програму випробувань натурних паливних відсіків при створенні винищувача F - 8U ( США ) *.
1. Циклічне навантаження відсіку надлишковим тиском палива в кількості 250 циклів при температурах від - 54 ° до +93 ° С.
2. Вібраційні випробування протягом 25 годину при надмірному тиску палива.
3. 1000 циклів изгибающих навантажень при граничному навантаженні, що діє на відсік, з циклічним зміною надлишкового Тиску.
Подібні випробування дозволяють створювати конструкції з високим ступенем надійності.
випробування герметизованих конструкцій в серійному виробництві мають основною метою реєстрацію наявності чи відсутності течі, відшукання місць течі зовні і всередині агрегатів. Іноді це представляє дуже серйозну задачу. У зв'язку з цим у вітчизняній і зарубіжній практиці використовується безліч різних способів виявлення нещільності в зварних і паяних з'єднаннях. Зазвичай першим етапом такої перевірки більшості герметизованих конструкцій (паливні баки, відсіки і т. П.) Літальних апаратів є випробування надлишковим тиском повітря або рідини. Місця течі при цьому часто визначаються за допомогою мильної плівки, що наноситься на зовнішню поверхню виробу.
Наприклад, фірма Martin використовувала її при попередніх випробуваннях на герметичність зварних корпусів ракети «Авангард». Таким способом можна визначити течі величиною до 3 • 10 ~ 3 мм рт. ст. л /хв або 15 • 10 ~ 3 ат-л /год.
Фірма Douglas замінює мильну плівку плівкою зі спеціальної пластмаси. Утворені в місцях течі бульбашки, лопаючись, залишають добре помітні сліди.
Аналогічним чином місця течі встановлюються при подачі стисненого повітря або газу в перевіряється агрегат, занурений у воду. В цьому випадку визначаються течі величиною до 1 • Ю-2 мм рт. ст. л /хв або 5 • 10-2 ат-л /год.
Фірма Grumman ( США ) З успіхом використовує хімічний метод випробувань. Зварні або паяні шви зовні покриваються тканинними стрічками, просоченими фенолфталеїном, а випробуваний агрегат заповнюється парами аміаку під тиском 021 ат. У місцях витоку парів аміаку фенолфталеин через 1 хв набуває рожеве забарвлення.
Аналогічний спосіб широко використовується і у Франції, де фірмою Sud-Marine розроблена спеціальна пересувна установка.
Метод контролю з використанням гелію має високу чутливість. Нещільності, що дають витік гелію Ю-3 мк рт. ст. л! сек виявляються менш, ніж за 5 хв. Витримка до 12 години дозволяє визначати місце розташування нещільностей з витоком гелію Ю-4 - 5 Ю-5 мк рт. ст. л /сек. Висока роздільна здатність методу дозволяє часто виключити застосування складних електронних галоїдних і массоспектрометріческіх тече-шукачів, які потребують висококваліфікованого обслуговування.
Деякий застосування знаходить також гідровипробування герметичних конструкцій. Так, фірма Rocketdyne Ford проводила такі випробування паливних відсіків снаряда «Редстоун».
Широке поширення отримує спосіб випробування герметичних агрегатів літальних апаратів (особливо паливних відсіків) надлишковим тиском гасу, що володіє виключно високою проникаючу здатність. Для цього місця з'єднань зовні попередньо фарбуються крейдяним розчином. До гасу іноді додаються барвники. Однак при цьому способі виникають труднощі у видаленні гасу з нещільності після випробування.
У США застосовується також метод контролю з флюоресцирующими речовинами, розчиненими у воді, що заповнює випробовуваний герметичний агрегат. У процесі перевірки випробувані виріб висвітлюється ультрафіолетовими променями. Такий метод, за даними фірми Rocketdyne дозволяє виявляти практично всі течі.
В останні роки за кордоном набули широкого поширення різні електронні течєїськателі, що працюють за принципом термоіонного ефекту. У США , Наприклад, використовується спеціальний прилад «Колометр», самописець падіння тиску, в який перед випробуванням заливається чотирихлористий вуглець. Останній швидко випаровується, і повітря разом з парами надходить в випробувальну установку. Проникаюча здатність суміші дуже висока. У випробувальному відсіку протягом 15 хв підтримується певний тиск. Якщо відсік герметичний, самописець записує діаграму у вигляді кола; якщо є падіння тиску у відсіку, то діаграма відхиляється від кола, (фірма General Electric). Цей метод дозволяє реєструвати течі величиною в 03 г газу в рік.
В Англії використовується спеціальний електронний течеискатель, реєструючий наявність в повітрі дуже малих кількостей парів галоїдних сполук, що проникають з об'єкта випробування.
До цієї групи методів належать також широко застосовуються способи виявлення течі, засновані на використанні досить високу проникаючу здатність таких газів, як фреон і гелій. На цьому принципі засновані гелієві течєїськателі ПТІ -6. ПТІ -4А (Рис. 7). Чутливість їх при використанні гелію становить 5 • 10 ~ 6 мк рт. ст. л /сек.
Щоб забезпечити абсолютну надійність роботи всіх систем в польоті, все більша кількість агрегатів випробовується в умовах, близьких до польотних або однакових з ними. З цієї цілий ^ ю широко застосовуються міцності гідравлічні і вібраційні випробування.
Гідравлічні випробування зазвичай проводяться для виробів, що працюють під високим тиском (елементи шасі, судини, балони і т. П.), Під тиском в 15 рази більшим, ніж робоче. Випробування проводяться на спеціальних стендах. Схема поста гідравлічних випробувань під високим тиском наведена на рис. 68. Для повної безпеки випробуваний агрегат поміщається в спеціальну броньовану камеру. Тому стенд складається з двох частин - пульта управління і броньованої камери. Про герметичності судять по стійкості стрілки манометра за час, що визначене в технічних умовах. Після гідравлічних випробувань одним з описаних способів відшукують місце виявлених течі.
Метою вібраційних випробувань є встановлення ділянок конструкцій, в яких робочі режими можуть викликати місцеві руйнування або утворення несплошностей, поява течі і т. П..
Мал. 7. Схема гелиевого течеискателя типу ПТІ -4А:. 1 - система відкачування, 2 - трубопровід, 3 - балон з гелієм, 4 - струмінь гелію, 5 - перевіряється відсік, 6 - корпус, 7 - дросельний кран, 8911 - насосно-вакуумне обладнання, 10 - електровимірювальна схема, 12 - масо-спектрометр, 13 - контрольний прилад, 14 - звуковий сигнал
Вібраційні випробування проводяться на вібростендах, в яких випробовується виріб закріплюється аналогічно кріпленню його безпосередньо на літальному апараті. Схема вібростенда з ексцентричною обертається масою для випробування паливних баків приведена на рис. 9.
Режими випробувань встановлюються спеціальними технічними умовами. Наприклад, для паливних баків амплітуда коливань береться рівною 05 мм, частотою 1800 - 2000 кол /хв, тривалість випробування 30 хв. Баки випробовуються в заповненому стані.
Для вузлів реактивних двигунів частота коливань береться близько 3000 кол /хв, амплітуда - 02 мм.
Ці режими можуть змінюватися в залежності від типу конструкцій, умов експлуатації і ряду інших факторів, що визначаються в кожному конкретному випадку.
Після проведення вібраційних випробувань, як правило, вузли знову піддаються випробуванням на герметичність.
Розглянуті методи контролю зварних або паяних вузлів відносяться до неразрушающим. Поряд з цим застосовуються і методи контролю з руйнуванням вироби. В ході таких випробувань встановлюється здатність вузла витримувати задані розрахункові навантаження і визначаються руйнівні навантаження, т. Е. Фактичний запас міцності. При цьому перевіряється правильність конструктивної форми вироби, конструкції і місць розташування з'єднань і т. П. При випробуваннях вузлів з руйнуванням схема наван-вання повинна якомога більше відповідати умовам роботи вироби.
Мал. 8. Схема установки для гідравлічних випробувань зварних вузлів:
1 - випробуваний вузол, 2 - броньовий стінка, 3 - «контрольний манометр, 4 - горловина для заливання системи, 5 - компресор
Мал. 9. Схема стенду для вібраційних випробувань паливних баків:
1 - паливний бак, 2 - платформа стенду. 3 - демпфери, 4 - вібратор, 5 - вузли кріплення бака
Кількість виробів, що піддаються випробуванням з руйнуванням, встановлюється технічними умовами і залежить від ступеня відповідальності вузлів, системи організації виробництва і ступеня його механізації.
В цілому правильно організований всебічний контроль на всіх етапах технологічного процесу виготовлення зварних і паяних вузлів є одним з вирішальних умов підвищення надійності та експлуатаційної довговічності літальних апаратів.