Понятие дефекта. Дефекты отливок. Дефекты обработки давлением. Дефекты сварки плавлением. Дефекты термообработки. Дефекты механической обработки. Устранимый и неустранимый дефекты.

 

Дефектом считается каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефекты различаются природой возникновения, размерами, формой, расположением в металле; по происхождению подразделяются на: металлургические, образовавшиеся при отливке и прокатке; технологические, возникающие при изготовлении и ремонте деталей, различных видах их обработки, сборки, а также неправильного технического обслуживания и эксплуатации.

Важная характеристика дефекта, влияющая на прочность, его форма, чаще всего обусловлена технологией изготовления изделия. Различают объемные (раковины, поры) и плоские (с малым раскрытием, например, трещины) дефекты. Их разделяют на поверхностные и внутренние. Распознают также отдельные (одиночные, единичные) дефекты, дефектные зоны (группы, скопления, цепочки дефектов) и дефекты, распространенные по всему металлу детали.

Дефекты отливок разделяют на дефекты поверхности и несплошности в теле отливки.

Спай – углубление с закругленными краями на поверхности отливки, образованное не полностью слившимися потоками металла с недостаточной температурой или прерванного при заливке.

Плена – самостоятельный металлический или оксидный слой на поверхности отливки, образовавшийся при недостаточно спокойной заливке.

Газовая шероховатость – сферообразные углубления на поверхности отливки, возникающие вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл–форма.

Горячая трещина – разрыв или надрыв тела отливки усадочного происхождения, возникающий в интервале температур затвердения металла. Такие трещины располагаются по границам кристаллов, имеют неровную окисленную поверхность.

Холодная трещина – разрыв тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия. Холодные трещины обычно имеют чистую, светлую или с цветами побежалости зернистую поверхность.

Межкристаллическая трещина – разрыв тела отливки на границах первичных зерен аустенита, возникающий при охлаждении металла в форме в температурном интервале распада. Образуется под воздействием водорода, растворенного в стали.

Газовая раковина – полость, образованная выделившимися из металла или внедрившимися в него газами.

Ситовидная раковина – удлиненные тонкие раковины, ориентированные нормально к поверхности отливки, вызванные повышенным содержанием водорода в кристаллизующемся слое.

Песочная, шлаковая раковина – полость, полностью или частично заполненная соответственно формовочным материалом или шлаком.

Усадочная раковина – открытая или закрытая полость с грубой шероховатой поверхностью, образовавшаяся вследствие усадки при затвердевании металла.

Рыхлота – скопления мелких усадочных раковин.

Усадочная пористость – мелкие поры, образовавшиеся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки.

Газовая пористость – мелкие поры, образовавшиеся в отливке в результате выделения газов из металла при его затвердевании.

Неметаллическое включение – неметаллическая частица, попавшая в металл механическим путем или образовавшаяся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла.

Флокен – разрыв тела отливки под действием растворенного в стали водорода и внутренних напряжений, проходящий полностью или частично через объемы первичных зерен аустенита.

Дефекты обработки давлением разделяют на поверхностные и внутренние.

Риска, царапина, отпечатки (углубления или выступы) на поверхности могут являться концентраторами напряжений.

Корочка (раскатанная, раскованная) – частичное отслоение металла, образовавшееся в результате раскатки или расковки завернувшихся корочек в виде скоплений неметаллических включений, дефектов, имевшихся на поверхности слитка или литой заготовки.

Чешуйчатость – отслоения и разрывы в виде сетки, образовавшиеся при прокатке вследствие перегрева или пониженной пластичности металла периферийной зоны.

Плена – отслоение металла языкообразной формы, соединенное с основным металлом одной стороной, образовавшееся вследствие раскатки или расковки рванин или следов глубокой зачистки дефектов поверхности; нижняя поверхность отслоения и металл под ним покрыты окалиной.

Рванина – раскрытый разрыв, расположенный поперек или под углом к направлению максимальной вытяжки металла при прокатке или ковке, образовавшийся вследствие пониженной пластичности металла.

Подрез – продольное углубление, располагающееся по всей длине или на отдельных участках поверхности и образовавшееся вследствие неправильной настройки оборудования.

Закат – прикатанный выступ металла, образовавшийся в результате вдавливания подреза, следов зачистки и грубых рисок.

Заков – придавленный выступ, образовавшийся при ковке в результате неравномерного обжатия.

Волосовина – нитевидная несплошность в металле, образующаяся при деформации имеющихся в нем неметаллических включений.

Трещина напряжения – разрыв металла, идущий обычно вглубь под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие напряжений, вызванных структурными превращениями.

Трещина раскатанная (раскованная) – разрыв (иногда разветвленный) металла, образовавшийся при прокатке или расковке продольных или поперечных трещин слитка или литой заготовки и заполненный окалиной.

Расслоение – трещины на кромках и торцах поверхности листа, образующиеся из-за несвариваемости металла при наличии в нем не закристаллизовавшихся участков, рыхлоты, шлаковых включений, внутренних разрывов и пережога.

Флокены обнаруживают чаще всего в центральной зоне кованых или прокатаных заготовок крупных сечений.

Дефекты сварки плавлением разделяют на дефекты подготовки и сборки элементов под сварку и сварочные дефекты. Первые часто и приводят к появлению сварочных дефектов.

Наиболее характерные дефекты подготовки и сборки: неправильный угол скоса или неправильное притупление стыкуемых кромок элементов, непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей кромок; расслоение и загрязнения на кромках и т. п. Причинами указанных дефектов могут быть неправильно изготовленные приспособления для сборки, плохое качество исходных материалов, низкая квалификация работников и пр.

Сварочные дефекты бывают наружными, внутренними и сквозными в зависимости от их расположения в сварном шве; по форме – непротяженными или протяженными, которые в свою очередь могут быть плоскими или объемными; по массовости – единичными (одиночными), групповыми (цепочки, скопления) и распространенными по всему металлу шва.

Подрез – углубление по линии сплавления сварного шва с основным металлом.

Трещина, выходящая на поверхность сварного шва, – наиболее влияющий на работоспособность соединения дефект. Из-за малого раскрытия такие трещины в основном не обнаруживаются визуально.

Наплыв – натекание металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика усиления без сплавления с ним.

Кратер – углубление в шве, образуется в сварной ванне под действием давления дуги. Он уменьшает рабочее сечение шва, снижает его прочность и коррозионную стойкость.

Смещение сваренных кромок – неправильное положение сваренных кромок друг относительно друга.

Усадочная раковина – впадина, образовавшаяся при усадке металла шва в условиях отсутствия питания жидким металлом.

Пора – полость округлой формы, заполненная газом. Пора образуется при перенасыщении сварочной ванны газами вследствие загрязненности кромок изделия, влажности обмазки электродов и флюсов.

Шлаковое включение – вкрапление шлака в сварном шве.

Непровар – несплавление в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва.

Трещина сварного соединения – разрыв в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах – наиболее опасный дефект сварки.

Трещины бывают микро - и макроскопическими, и в зависимости от происхождения – горячие и холодные.

Трещины горячие образуются в процессе кристаллизации металла вследствие одновременного резкого снижения пластических свойств его в температурном интервале хрупкости и действия растягивающих напряжений. Трещины холодные образуются в результате протекания фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла, и воздействия сварочных напряжений.

Трещины могут быть продольными (ориентированными вдоль оси шва), поперечными (ориентированными поперек оси шва), разветвленными и располагаться в металле шва и (или) прилегающих к нему зонах (особенно в зонах термического влияния).

К сквозным дефектам относится прожог – сквозное отверстие в сварном шве, образовавшееся в результате вытекания части металла из сварочной ванны.

Дефекты термообработки.

Трещины термические возникают при нарушениях технологии термообработки деталей, в основном при резком нагреве или охлаждении в результате действия термических напряжений и напряжений, вызванных структурными превращениями. Встречаются трещины различной величины и ориентации как на поверхности, так и внутри детали.

Перегрев, пережог возникает обычно из-за превышения заданной температуры нагрева и выдержки при нагреве детали. Перегрев характеризуется образованием крупнозернистой структуры, оксидных и сульфидных включений по границам зерен (в стали); при пережоге, кроме того, оплавляются границы зерен, что в дальнейшем способствует разрушению металла.

 

Из дефектов механической обработки наиболее существенные – отделочные и шлифовочные трещины, прижоги.

Трещины отделочные появляются в поверхностном слое металла, наклепанного при отделочных операциях. Они развиваются при работе деталей под нагрузкой (особенно при повышенной температуре).

Трещины шлифовочные – сетка паутинообразных или отдельных, произвольно направленных поверхностных разрывов, образовавшихся при шлифовании металла, обладающего высокой твердостью, хрупкостью и малой теплопроводностью.

Прижоги – закаленные участки небольшой площади, возникающие при резком нагреве поверхностного слоя стальных деталей при шлифовке.

 

Наличие тех или иных дефектов само по себе еще не определяет потерю работоспособности деталей. Их опасность, наряду с влиянием собственных характеристик (вид, форма, размеры и т.д.), зависит от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов.

Возможные конкретные дефекты, в зависимости от их влияния на эксплуатационные свойства продукции, относятся к критическим, значительными или малозначительными

Критический – дефект, при котором использование продукции по назначению практически невозможно или исключается в соответствии с требованиями безопасности. Значительный – дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не является критическим. Малозначительный – дефект, который не оказывает существенного влияния на использование продукции по назначению, на ее долговечность.

Установлено, что наиболее опасны трещиноподобные дефекты (особенно трещины), так как служат значительными концентраторами напряжений и развиваются в процессе эксплуатации оборудования. Наименее опасны объемные дефекты (например, поры). Поэтому к критическому дефекту чаще всего относят трещины, а к малозначительному – поры. Влияние величины непровара на потерю прочности принято считать пропорциональным относительной его величине при статической нагрузке и пластичном материале; влияние непровара также определяется разностью в прочности металла шва и основного металла. При малопластичном материале, а также при динамической или вибрационной нагрузках сравнительно небольшие дефекты могут существенно влиять на усталостную прочность.

Обнаруженные при контроле недопустимые согласно ТУ дефекты могут быть устранимыми или неустранимыми. Устранимый – дефект, устранение которого технически возможно и экономически целесообразно; неустранимый – дефект, устранение которого технически невозможно или экономически нецелесообразно.