Основные методы дефекации деталей

Флуоресцентные экраны представляют собой пластмассовую или картонную  подложку, на которую нанесен слой люминофора - вещества, светящегося  под воздействием ионизирующего  излучения. Они используются со специальными пленками, чувствительными к видимому ультрафиолетовому и инфракрасному  излучениям. Наименьшие экспозиции получаются при использовании флуоресцентных экранов, а наилучшая чувствительность - при использовании металлических  экранов.

Схемы радиографического  контроля:  
а - стыковых; б - угловых швов; в - труб; 1 — источник излучения; 2 — пленка

Радиографические пленки характеризуются чувствительностью  к излучению и контрастностью. Чем больше чувствительность пленки, тем выше производительность контроля. Чем выше контрастность пленки, тем  выше чувствительность контроля. Поэтому  высококонтрастные пленки применяют  при просвечивании ответственных  изделий, а также легких металлов и деталей малой толщины.

Выявляемость дефектов при радиографическом контроле зависит также от резкости изображения. Причинами нерезкости могут быть образование в эмульсионном слое пленки фотоэлектронов (внутренняя нерезкость), рассеяние излучения в материале изделия (особенно при просвечивании изделий большой толщины), смещение или колебания относительного расположения источника, изделия и детектора (устраняются жестким закреплением) и отличие реальной формы источника излучения от точечной (геометрическая нерезкость). Для уменьшения геометрической нерезкости применяют источники излучения с возможно меньшим размером фокусного пятна, максимально приближают пленку к контролируемому изделию и увеличивают фокусное расстояние (от источника излучения до пленки).

Подготовка к просвечиванию  при радиографии заключается  в предварительном осмотре сварного соединения и очистке его от шлака, масла и других загрязнений. Наружные дефекты удаляют. Участки шва  маркируют с помощью свинцовых  знаков, либо помечают пленку или флуоресцентные экраны. На поверхность изделия вблизи контролируемого шва устанавливаются  эталоны чувствительности, чаще всего - канавочный: пластинка с канавками переменной глубины и ширины.

Время просвечивания определяется по номограммам экспозиции, которые  обычно строят для каждого материала  в зависимости от его толщины, энергии излучения (в частности, напряжения на аноде рентгеновской  трубки), фокусного расстояния; типа применяемой пленки и усиливающих  экранов.

Метод переноса изображения  применяется сравнительно редко: при  контроле радиоактивных изделий  и при ксерорадиографии.

При радиографии радиоактивных  изделий используют в качестве излучения  нейтроны, а в качестве детектора - металлические активированные экраны, которые активируются в нейтронном потоке и не чувствительны к γ-излучению. Затем скрытое изображение переносят на радиографическую пленку, прикладывая ее к металлическому экрану.

Ксерорадиография позволяет исключить применение радиографической пленки. При этом достигается повышение производительности контроля за счет исключения трудоемкой фотообработки, а также уменьшение затрат в связи с исключением расхода серебра, входящего в состав пленки. В качестве детектора при ксерорадиографии используют специальные ксерорадиографические пластины, состоящие из проводящей подложки (алюминия, латуни, стекла или бумаги с проводящим покрытием), на которую нанесено полупроводниковое покрытие (чаще всего селеновое). В качестве источника излучения в основном используют рентгеновские аппараты, реже - радиоизотопные источники тормозного или γ-излучения. При ксерорадиографии заряжают ксерорадиографическую пластину с помощью коронного разряда и помещают в светонепроницаемую кассету. В процессе просвечивания селен становится проводником, происходит утечка заряда. Чем больше интенсивность прошедшего излучения, тем меньше остаточный заряд. Затем на пластинку наносят красящее вещество. Краситель переносят на бумагу контактным, способом, закрепляют на ней ацетоном или другим растворителем. Время контроля по сравнению с обычной радиографией уменьшается в десятки раз. Одна ксерорадиографическая пластина может использоваться до 1000 раз.

Радиоскопия основана на просвечивании контролируемых объектов ионизирующим излучением, преобразовании прошедшего излучения в светотеневое или электронное изображение  с последующим усилением, передачей  и анализом изображения на экране оптического устройства или телевизионного приемника. Применение телевизионных  систем обеспечивает радиационную безопасность персонала, позволяет усиливать  яркость и контрастность и  изменять масштаб изображения.

В качестве источника ионизирующего  излучения при радиоскопии чаще применяют рентгеновские аппараты, реже линейные и циклические ускорители, а также радиоизотопные источники  большой мощности. Перспективно применение нейтронного излучения, получаемого  в ядерных реакторах или генераторах  нейтронов.

Радиоскопия позволяет  рассмотреть внутреннюю структуру  объекта непосредственно в момент просвечивания, при этом сохраняются  достоинства радиографии: возможность  определения типа, характера и  формы дефекта. Малая инерционность  преобразования радиационного изображения  позволяет за короткое время исследовать  объект под различными углами, что  повышает вероятность выявления  скрытых дефектов. Чувствительность радиоскопии ниже чувствительности радиографии, производительность - выше. В установках для радиоскопии  может быть предусмотрена отметка  и последующая радиография выявленных дефектных участков.

Радиометрия основана на просвечивании изделия ионизирующим излучением и преобразовании плотности  потока или спектрального состава  прошедшего излучения в электрический  сигнал. В качестве источника излучения  применяют в основном радиоизотопы (γ-излучение), ускорители, реже — рентгеновские  аппараты и источники нейтронов. В качестве детекторов используют ионизационные  камеры, газоразрядные счетчики (пропорциональные и счетчики Гейгера), фиксирующие  ионизацию или газовый разряд под действием ионизирующего  излучения, а также сцинтилляционные счетчики, основанные на измерении  с помощью электронных умножителей  интенсивности световых вспышек  в люминофорах.

В отличие от радиографического  и радиоскопического методов при радиометрии объект просвечивается узким пучком излучения. Если в просвечиваемом изделии будет дефект, то регистрационное устройство отметит изменение интенсивности излучения.

Преимущества радиометрии: высокая чувствительность (выше, чем  у радиографического метода), высокая  производительность, возможность бесконтактного контроля качества движущегося изделия, что особенно удобно при поточном производстве (возможно осуществление  обратной связи с технологическим  процессом). Основной недостаток радиометрии: интегрирующие свойства - одновременная  регистрация сигнала от дефекта  и от изменения толщины изделия. Это затрудняет возможность определения  формы, размеров и глубины залегания  дефекта - иногда оказывается необходимым  снимать или зачищать усиление сварного шва.

Дальнейшим развитием  радиографии является радиационная вычислительная томография. В отличие от обычной радиографии объект просвечивается большим количеством источников излучения, прошедшее излучение фиксируется большим количеством детекторов, изделие перемещается по определенной программе, результаты контроля запоминаются и анализируются с помощью ЭВМ, а затем на основе созданной модели внутренней структуры объекта формируется ее изображение на экране, т.е. обеспечивается наглядность, отсутствующая при обычной радиографии.

С помощью радиационных методов контроля выявляются трещины, непровары, непропаи, включения, поры, подрезы и другие дефекты. Результаты контроля наглядны (кроме обычной радиометрии), поэтому по сравнению с другими методами неразрушающего контроля при радиационном контроле легче определить вид дефекта. Как правило, не требуется высокая чистота поверхности сварных швов и изделий, можно контролировать сравнительно большие толщины.

К недостаткам радиационных методов необходимо прежде всего отнести вредность для человека, в связи с чем требуются специальные меры радиационной безопасности: экранирование, увеличение расстояния от источника излучения и ограничение времени пребывания оператора в опасной зоне. Кроме того, радиационными методами плохо выявляются несплошности малого раскрытия (трещины, непровары), расположенные под углом более 7... 12° к направлению просвечивания, метод малоэффективен для угловых швов.

технологические процессы повышения  прочности и долговечности при  судоремонте

Поверхностное упрочнение применяется  для деталей из алюминиевых, стальных и титановь1х сплавов для повышения  их ресурса И надежности. Поверхностное упрочнение служит созданиюнаклепа, стабильных остаточных напряжений сжатия, благоприятного микропрофиля поверхности. Оно повышает выносливостдетали по сравнению с механической обработкой в 2-4 раза и более. Поверхностное упрочнение частично или полностью снижаетвлияние на циклическую прочность деталей конструктивных концентратов напряжений, повышает стойкость в коррозионнь1х средах. В большинстве случаев эффективность процесса упрочнения тем выше, чем больше исходная шероховатость поверхности. Упрочнение алюминиевых и стальных сплавов с исходной шероховатостью поверхности К: 40...20 повышает предел выносливости на 30...40 %, с исходной шероховатостью Ка 1,25...0,63 - на 15...17 %. Поверхностное упрочнение может частично заменить процес сручного шлифования крупногабаритных деталей из сталей и алюминиевых сплавов после их точения и фрезерования. В табл. 2.1 приведены данные циклической прочности деталей из стали 30ХГСН2А при различных методах обработки. В обеспечении высокого ресурса авиационных конструкций технологическим методам поверхностного упрочнения отводится значительная роль. Внедрение в отечественную промышленность методов ППД позволило существенно повысить долговечность ряда деталей, хотя и не решило кардинально задачу обеспечения гарантированного ресурса силовых конструкций из высокопрочных материалов и предотвращения их усталостного разрушения. Обзор методов ППД , применяемых для деталей различных типов, дан в табл. 2.2.

сти Ка, величине остаточных напряжений 02; , увеличению твердости в зоне остаточных напряжений АНКС и, как следствие, увеличению долговечности деталей АМ; и предела выносливости материала Аод.

Из таблиц 2.2 и 2.3 видно, что  широкое применение получили следующие  методы: виброударное упрочнение, ударно-барабанный, пневмодинамический, дробеструйнь1й, обкать1вание (раскать1вание) и алмазное вь1глаживание. Введение технологических методов упрочнения ППД позво лило значительно увеличить долговечность многих силовых деталей авиационной техники, однако не решило кардинально проблему обеспечения требуемого уровня ресурса и надежности. Это связано в первую очередь с тем, что эффективность упрочнения ППД в части обеспечения предела выносливости определяется особенностью применяемых материалов, технологий и конструкций авиационных деталей, условий их работы при эксплуатации. Учетвлияния совокупности всех факторов при разработке технологического процесса крайне затруднен. Повышения эффективности упрочнения ППД можно добиться выбором оптимальных параметров технологического процесса, учитывающих большинство наиболее значимых факторов.

Виброударныи метод

Виброударный метод упрочнения основан на использовании колебаний  не связанных друг с другом частиц упрочняющего тела (стальных шариков  или абразивных гранул) и обрабатываемой детали. Упрочняющее тело и деталь помещаются в контейнер, находящийся  в состоянии вибрации. Виброударное упрочнение обладает рядом преимуществ: поверхность упрочняется не поэтапно, а вся одновременно; может быть обеспечена равномерность упрочнения по поверхности; инструмент (шарики) практически  не изнашивается; процесс не оказывает  теплового воздействия. Одним из важных достоинств является простота оборудования и инструмента. Однако область применения метода ограничивают его недостатки, к которым относятся  ограниченные технологические и  динамические возможности,сложности управления процессом, необходимость вибрационной и Шумовой защиты. Процесс виброударного упрочнения несмотря на кажущуюся простоту состоит из ряда разнородных и сложных явлений. Их изучение должно базироваться: на теории упругопластической локальной деформации при соударениях; на теории оптимизации, устойчивости и управления многомассных виброударных систем; на учете реальных физико-механических свойств материала и условий работь1 детали . В зависимости от состава рабочих сред при виброударной обработке могут выполняться следующие основные операции:

1. виброщлифование;
2. виброполирование
3. виброупрочнение (вибронаклеп);
4. виброщлифование с виброупрочнением.

При выполнении операций виброшлифования на деталях можно проводить снятие заусенцев, зачистку облоя, округление острых кромок, очистку поверхности от нагара, оксидной пленки, следов коррозии и т.д., а также упрочнение поверхностного слоя и создание в нем остаточных напряжений сжатия. Операции виброшлифования и виброполирования выполняются рабочими средами, состоящими из абразива, дроби, стальных и твердосплавных шариков в смеси с абразивными пастами и растворителями. Операции виброупрочнения производятся, как правило, стальными полированнь1ми шариками диаметром 3 . . . 10 мм. Установки для виброударной обработки предусматривают движение как в одной, так и в нескольких плоскостях. В зависимости от габаритных размеров упрочняемых деталей, их геометричекой формы и вид обработки загрузка в установку производится «в навал››, с закреплением и принудительным вращением. Особенности виброударного метода упрочнения заключаются в том, что движущиеся частицы упрочняющего тела не имеют жесткой связи между собой, легко контактируют со всей поверхностью обрабатываемой детали, что обеспечивает относительную равномерность обработки и возможность упрочнения деталей сложной