Метод оптического контроля

Все виды технического контроля опасных  производственных объектов

разделяются на 3 группы: разрушающий  контроль, повреждающий контроль

и неразрушающий контроль.

Разрушающий контроль – это совокупность таких видов контроля,

которые требуют отбора проб или  вырезки образцов непосредственно из ма-

териала объекта, при этом объект остается неработоспособным до восстанов-

ления мест отбора проб (образцов). К  разрушающим видам контроля отно-

сятся:

– лабораторный химический анализ материала  объекта (требует на-

сверловки определенного объема стружки);

– металлография (исследование структуры  металла объекта; требует 

вырезки шлифов);

– лабораторные механические испытания  материала объекта на растя-

жение, сжатие, изгиб, ударную вязкость (требует вырезки специальных об-

разцов – темплетов).

Повреждающий контроль – это  совокупность таких видов контроля,

которые производятся непосредственно  на объекте, при этом объект сохра-

няет работоспособность, но в местах контроля остаются не препятствующие

эксплуатации неустранимые следы. К повреждающим видам контроля, в ча-

стности, относятся:

– измерение твердости (твердометрия) вдавливанием специальных ин-

денторов (баббитовые шарики, алмазные наконечники; на поверхности объ-

екта остается вмятина);

– стилоскопирование (оценка марки стали по составу оптического

спектра вольтовой дуги, создаваемой  между электродом специального при-

бора – стилоскопа и поверхностью объекта, на которой остается прижег).

Неразрушающий контроль (НК) – это  совокупность таких видов кон-

троля, которые производятся непосредственно на объекте, при этом исправ-

ный объект сохраняет работоспособность  без какого-либо повреждения ма-

териала.

Различают понятия «неразрушающий контроль» и «неразрушающий

физический контроль».

Неразрушающий физический контроль – это совокупность таких

видов неразрушающего контроля, которые  требуют применения специаль-

ных веществ, сложных приборов и  достаточно наукоемких технологий. Из

всех видов неразрушающего контроля, используемых на опасных производ-

ственных объектах, лишь один не относится к категории физических  – это

визуальный и измерительный  контроль (ВИК). Таким образом, сочетание 

этих понятий можно выразить формулой:

Неразрушающий контроль = Неразрушающий  физический контроль + ВИК.ВВЕДЕНИЕ

2 Методы неразруш. контроля. Ч. 1. Неразрушающие методы контроля матер. и изделий. Учеб. пособие 5

По степени проникновения в  материал все виды неразрушающего фи-

зического контроля условно подразделяют на две категории: поверхностные 

и объемные.

Поверхностные виды (методы) неразрушающего контроля  – это та-

кие, которые позволяют обнаруживать только дефекты, имеющие выход на

доступную для контроля поверхность  материала объекта.

Объемные виды (методы) неразрушающего контроля – это такие, ко-

торые дают возможность обнаруживать преимущественно внутренние дефек-

ты материала, а поверхностные  дефекты выявляются, только если они  доста-

точно крупные.

В России классификация неразрушающих  физических видов (методов)

контроля приведена в стандарте  ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий.

Классификация видов и методов» [1]. Этот стандарт предусматривает 9 видов 

контроля (табл. 1).

Таблица 1

Классификация видов неразрушающего физического контроля материалов

Вид контроля

Категория

вида контроля

Требования к материалу

объекта

Оптический* Для оптически прозрач-

ных материалов  – объем-

ный, для непрозрачных  –

поверхностный

Любой твердый или жидкий

Проникающими веществами Поверхностный  Любой твердый

Магнитный Поверхностный** Ферромагнитные металлы

Электромагнитный Поверхностный** Любые металлы

Электрический Поверхностный** –«–

Радиоволновый Объемный Любые неметаллы

Радиационный Объемный Любой твердый

Акустический Объемный Любой твердый  или жидкий

Тепловой Объемный –«–

  * Оптический вид контроля  частично входит в состав ВИК,  когда речь идет о

применении специальных увеличительных средств.

** Эти методы позволяют обнаруживать  не только поверхностные, но  и подпо-

верхностные дефекты, залегающие на малой  глубине (до 2 мм).

Каждый вид контроля объединяет в себе один или несколько методов,

основанных на данном физическом принципе.

В настоящем пособии рассмотрены  все перечисленные в таблице  виды

неразрушающего контроля и составляющие их методы, показаны средства

неразрушающего контроля, представлены методики и технологии контроля

некоторых конкретных объектов.

На рис. 1 приведена логическая цепь полного технического диагности-

рования объекта, из которой видно, что неразрушающий контроль (кроме 

толщинометрии) является завершающей  фазой процесса.

 

 

При изготовлении любого изделия пользуются чертежом, на котором

обозначены все линейные и угловые  размеры этого изделия.

Линейный размер – это числовое значение линейной величины (диа-

метра, длины) в выбранных единицах измерения. Линейные размеры делятся 

на номинальные, действительные и  предельные.

Номинальный размер – это размер, полученный конструктором при 

проектировании в результате расчетов (на прочность, жесткость, износостой-

кость) или с учетом различных  конструктивных, технологических и  эксплуа-

тационных  соображений. Номинальные  размеры могут быть как целыми,

так и дробными числами. Но на чертеже  в качестве номинального линейного 

размера указывается  расчетный  размер, округленный до ближайшего значе-

ния из установленного ряда нормальных линейных размеров.

Изготовить деталь с абсолютно точным размером нельзя, так как неиз-

бежны погрешности. Причин возникновения  погрешностей много: неточ-

ность оборудования, приспособлений и режущих инструментов, степень  их

изношенности; неоднородность заготовок  для деталей по размерам, формам, 

механическим свойствам; неточность установки и закрепления заготовок в

приспособлениях; влияние температуры  на обрабатываемые детали и от-

дельные части оборудования; упругие  деформации отрабатываемых деталей,

инструментов, отдельных частей оборудования, приспособлений; вибрации

фундамента, на котором установлено  оборудование, и т.д.

Все возникающие погрешности при  изготовлении деталей можно раз-

делить на 4 вида: погрешности размеров, формы поверхности, расположение

поверхностей и погрешности  качества поверхности. Рассмотрим вопросы,

связанные с погрешностями размеров.

Размер, полученный в результате обработки  детали, будет отличаться

от номинального; это будет  действительный размер, т.е. размер, установ-

ленный измерением с допустимой погрешностью.

Чтобы действительный размер  обеспечивал функциональную готов-

ность детали, устанавливаются два  предельных размера – наибольший и наи-

меньший. Это предельно допустимые размеры, между которыми должны на-

ходиться или которым может  быть равен действительный размер годной де-

тали. На чертеже  в дополнение к  номинальному размеру проставляют  его 

предельные отклонения: верхнее  и нижнее.

Верхнее отклонение – это алгебраическая разность между наибольшим

предельным размером и номинальным.

Нижнее отклонение – это алгебраическая разность между наименьшим

предельным размером и номинальным.

Разность между наибольшим и  наименьшим предельными размерами 

или алгебраическая разность между  верхним и нижним отклонениями харак-2. ВИЗУАЛЬНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ

2.3. Характеристика размеров изделий и средств их контроля

2 Методы неразруш. контроля. Ч. 1. Неразрушающие методы контроля матер. и изделий. Учеб. пособие 20

теризует точность, с которой  должен быть выполнен размер при изготовле-

нии детали, и называется допуском.

Допуск в отличие от отклонений знака не имеет. Чем больше допуск,

тем ниже требования к точности обработки  детали. И наоборот, уменьшение

допуска означает большую точность, требуемую  при изготовлении детали, а

следовательно, ее удорожание.

Поле допуска отличается от допуска тем, что оно определяет не только

величину, но и его положение  относительно номинального размера.

Действительный размер, т.е. размер, установленный измерением, будет 

годным, если  он окажется не больше наибольшего предельного размера и не

меньше наименьшего предельного  размера.

Чтобы определить, какой размер получился  после обработки детали и 

соответствует ли он требованиям чертежа, необходимо измерить эту деталь.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным

путем с помощью специальных  технических средств.

Средство измерений – это  техническое средство,  предназначенное 

для измерений, имеющее нормированные  метрологические  характеристики, 

воспроизводящие и (или) хранящие  единицу физической величины, размер

которой принимается неизменным в  пределах установленной погрешности  в 

течение известного интервала времени.

По метрологическому назначению средства измерений подразделяются:

– на  рабочие средства измерений  физических величин (они являются

самыми многочисленными);

– метрологические средства измерений, предназначенные для обеспе-

чения единства измерений в стране.

Единство измерений – это  состояние измерений, при котором  результа-

ты измерений выражены в узаконенных  единицах и погрешности известны с 

заданной вероятностью.

Средства измерений классифицируют:

1) по конструктивному исполнению  – на меры, измерительные прибо-

ры, измерительные установки, измерительные  системы, измерительные ком-

плексы;

2) по уровню автоматизации –  на неавтоматические, автоматизирован-

ные и автоматические;

3) по уровню стандартизации –  на стандартизованные и нестандартизи-

руемые;

4) по отношению к измеряемой  физической величине – на основные  и 

вспомогательные.

Рассмотрим подробно первую из этих классификаций.

Меры – это средства измерения, предназначенные для воспроизведения

и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных

размеров, значения которых выражены  в установленных единицах измере-

ния и известны с необходимой  точностью.

Единицами измерения  являются: для измерения линейных размеров –

метр (м),  миллиметр (мм),  микрометр (мкм); для измерения угловых разме-

ров – градус (º),  угловая минута (‘), угловая секунда (“).

Мера может быть однозначной, т.е. воспроизводящей физическую ве-

личину одного размера (например, плоскопараллельная мера длина – 10 мм) 

и многозначной, т.е. воспроизводящей  физическую величину разных разме-

ров (например, образцовая линейка, угловой  лимб).

Измерительные приборы – средства измерения, предназначенные для 

получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне.

Измерительные приборы, как правило, содержат устройство для преоб-

разования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его 

индикации в форме, доступной для  восприятия. Устройство для индикации

имеет шкалу  со стрелкой, диаграмму  с пером или цифроуказатель, с  помо-

щью которого можно отсчитывать  или регистрировать значения физической

величины. При сопряжении прибора  с мини-ЭВМ отсчет можно производить 

с дисплея. По степени индикации  измеряемой величины измерительные при-

боры делят на показывающие и  регистрирующие;  по действию – на интегри-

рующие, суммирующие, приборы прямого  действия и приборы сравнения.

Измерительная установка – совокупность функционально объединен-

ных мер, измерительных приборов, преобразователей и других устройств,

предназначенных для измерений  одной или нескольких физических величин,

расположенных в одном месте.

Измерительная система  – совокупность функционально объединен-

ных мер, измерительных приборов, преобразователей, ЭВМ и других техни-

ческих средств, размещенных в  разных точках контролируемого объекта  с 

целью измерения одной или нескольких физических величин, свойственных

этому объекту.

Измерительный комплекс – совокупность функционально объединен-

ных средств измерений, ЭВМ и вспомогательных  устройств, предназначен-

ных для  выполнения конкретной измерительной  задачи.

Конструкция большинства средств измерений  состоит из последова-

тельно  расположенных деталей и устройств,  каждое их которых при измере-

нии выполняет  определенную задачу.

Рассмотрим  кратко эти детали и устройства.

Основание  измерительного средства – это конструктивный элемент,

на котором  смонтированы все остальные элементы данного средства измере-

ний, например: штанга штангенциркуля, скоба микрометра, корпус индика-

тора часового типа.

Чувствительный  элемент – это часть средства измерений, которая 

осуществляет  его соприкосновение с объектом измерения и воспринимает

величину этого объекта, например: измерительные губки штангенциркуля,

измерительный наконечник индикатора.

Размерный  элемент – это  одна из деталей средства измерений, обла-