Виды дефектов и их характеристика

 

Ошибки конструирования, нарушения технологического про­цесса производства, технического обслуживания и ремонта авто­мобилей, а также эксплуатация приводят к возникновению дефек­тов. Дефектом называют каждое отдельное несоответствие продук­ции требованиям, установленным нормативной документацией.

Дефекты деталей по месту расположения можно под­разделить на локальные (трещины, риски и т.д.), дефекты во всем объеме или по всей поверхности (несоответствие химического со­става, качества механической обработки и т.д.), дефекты в огра­ниченных зонах объема или поверхности детали (зоны неполной закалки, коррозионного поражения, местный наклеп и т.д.). Дан­ное местонахождение дефекта может быть внутренним (глубин­ным) и наружным (поверхностным и подповерхностным).

По возможности исправления дефекты классифици­руют на устраняемые и неустраняемые. Устраняемый дефект тех­нически возможно и экономически целесообразно исправить. В противном случае это неустраняемый дефект.

По отражению в нормативной документации дефекты делят на скрытые и явные. Скрытый дефект — дефект, для выявления которого в нормативной документации не пре­дусмотрены необходимые правила, методы и средства контроля. В противном случае это явный дефект.

По причинам возникновения дефекты подразделяют на конструктивные, производственные, эксплуатационные. Кон­структивные дефекты — это несоответствие требованиям техничес­кого задания или установленным правилам разработки (модерниза­ции) продукции. Причины таких дефектов — ошибочный выбор материала изделия, неверное определение размеров деталей, режи­ма термической обработки. Эти дефекты являются следствием несо­вершенства конструкции и ошибок конструирования. Производственные дефекты — несоответствие требованиям нормативной до­кументации на изготовление, ремонт или поставку продукции. Про­изводственные дефекты возникают в результате нарушения техноло­гического процесса при изготовлении или восстановлении дета­лей. Эксплуатационные дефекты — это дефекты, которые возникают в результате изнашивания, усталости, коррозии деталей, а также неправильной эксплуатации. Наиболее часто встречаются следую­щие эксплуатационные дефекты: изменение размеров и геометри­ческой формы рабочих поверхностей; нарушение требуемой точнос­ти взаимного расположения рабочих поверхностей; механические повреждения; коррозионные повреждения; изменение физико-ме­ханических свойств материала деталей.

Дефекты, возникающие у сборочных единиц, — потеря жесткос­ти соединения; нарушение контакта поверхностей, посадки дета­лей и размерных цепей. Потеря жесткости возникает в результате ослабления резьбовых и заклепочных соединений. Нарушение кон­такта — это следствие уменьшения площади прилегания поверх­ностей у соединяемых деталей, в результате чего наблюдается по­теря герметичности соединений и увеличение ударных нагрузок. Нарушение посадки деталей вызывается увеличением зазора или уменьшения натяга. Нарушение размерных цепей происходит бла­годаря изменению соосности, перпендикулярности, параллельно­сти и т.д., что приводит к нагреву деталей, повышению нагрузки, изменению геометрической формы, разрушению деталей;

Дефекты, возникающие у деталей в целом, — нарушение це­лостности (трещины, обломы, разрывы и др.), несоответствие фор­мы (изгиб, скручивание, вмятины и др.) и размеров деталей. При­чины нарушения целостности (механические повреждения) дета­лей — это превышение допустимых нагрузок в процессе эксплуа­тации, которые воздействуют на деталь или из-за усталости мате­риала детали, которые работают в условиях циклических знакопе­ременных или ударных нагрузок. Если на деталь воздействуют ди­намические нагрузки, то у них может возникнуть несоответствие формы (деформации);

Дефекты, возникающие у отдельных поверхностей, — несоот­ветствие размеров, формы, взаимного расположения, физико-ме­ханических свойств, нарушение целостности. Изменение размеров и формы (нецилиндричность, неплоскостность и т.д.) поверхно­стей деталей происходит в результате их изнашивания, а взаимно­го расположения поверхностей (неперпендикулярность, несоос­ность и т. д.) — из-за неравномерного износа поверхностей, внут­ренних напряжений или остаточных деформаций. Физико-механи­ческие свойства материала поверхностей деталей изменяются вслед­ствие нагрева их в процессе работы или износа упрочненного по­верхностного слоя и выражается в снижении твердости. Наруше­ние целостности поверхностей деталей вызывается коррозионны­ми, эрозионными или кавитационными поражениями. Коррозионные повреждения (сплошные окисные пленки, пятна, ракови­ны и т.д.) возникают в результате химического или электрохими­ческого взаимодействия металла детали с коррозионной средой. Эрозионные и кавитационные поражения поверхностей возни­кают при действии на металл потока жидкости, движущейся с большой скоростью. Эрозионные повреждения металла детали про­исходят из-за непрерывного контакта металла со струей жидко­сти, что приводит к образованию пленок окислов, которые при трении потока жидкости о металл разрушаются и удаляются с поверхности, а на поверхностях деталей образуются пятна, по­лосы, вымоины. Кавитационные повреждения (каверны) метал­ла происходят тогда, когда нарушается сплошность потока жид­кости и образуются кавитационные пузыри, которые находясь у поверхности детали, уменьшаются в объеме с большой скорос­тью, что приводит к гидравлическому удару жидкости о поверх­ность металла.

В реальных условиях наблюдаются сочетания дефектов.

При выборе способа и технологии восстановления большое зна­чение имеют размеры дефектов. Величина дефектов — количествен­ная характеристика отклонения фактических размеров и (или) формы деталей и их поверхностей от номинальных значений. Можно выде­лить три группы размеров — до 0,5 мм; 0,5... 2 мм и свыше 2 мм.

Дефектация деталей

 

Для оценки технического состояния деталей с последующей их сортировкой на группы годности в ремонтном производстве имеет­ся, в отличие от остальных машиностроительных производств, тех­нологический процесс, который носит название дефектации. В ходе этого процесса осуществляется проверка соответствия деталей тех­ническим требованиям, которые изложены в технических услови­ях на ремонт или в руководствах по ремонту, при этом использу­ется сплошной контроль, т. е. контроль каждой детали. Кроме того, дефектация деталей — это также инструментальный и многоста­дийный контроль. Для последовательного исключения невосста-навливаемых деталей из общей массы используют следующие ста­дии выявления деталей:

с явными неустранимыми дефектами — визуальный контроль;

со скрытыми неустранимыми дефектами — неразрушающий контроль;

с неустранимыми геометрическими параметрами — измеритель­ный контроль.

В процессе дефектации деталей применяются следующие мето­ды контроля: органолептический осмотр (внешнее состояние де­тали, наличие деформаций, трещин, задиров, сколов и т.д.) и т.д.; инструментальный осмотр при помощи приспособлений и приборов (выявление скрытых дефектов деталей при помощи

средств неразрушающего контроля); бесшкальных мер (калибры и уровни) и микрометрических инструментов (линейки, штангенинструменты, микрометры и т.д.) для оценки размеров, формы и расположения поверхностей деталей. Контролю в процессе дефек­тации подвергаются только те элементы детали, которые в про­цессе эксплуатации повреждаются или изнашиваются.

В результате контроля детали должны быть подразделены на три группы: годные детали, характер и износ которых находятся в преде­лах, допускаемых техническими условиями (детали этой группы используются без ремонта); детали, подлежащие восстановлению, — дефекты этих деталей могут быть устранены освоенными на ре­монтном предприятии способами ремонта; негодные детали. Распределение деталей по группам годности не является устой­чивым. Учет их распределения по группам позволяет прогнозиро­вать благоприятные и неблагоприятные ситуации распределения деталей по группам и объективно оценить качество труда разбор­щиков и дефектовщиков. На основе изучения вероятности появления дефектов на дета­лях, учета их взаимосвязи разрабатывается стратегия дефектации, позволяющая повысить эффективность функционирования этого участка. Годные без ремонта детали отправляют в комплектовоч­ное отделение, а годные габаритные детали направляют непосред­ственно на сборку. Негодные детали накапливают в контейнерах для черных и цветных металлов, которые затем отправляют на склад утиля. Базовые детали больших размеров (блок цилиндров, картер и т.д.), требующие ремонта, направляют непосредственно на посты восстановления. Все другие детали, подлежащие восстановлению, накапливаются на складе деталей, ожидающих ремонта, откуда они партиями запускаются в производство цеха восстановления и изготовления деталей. Результаты сортировки деталей учитываются в дефектовочных ведомостях, которые являются исходным справочным материалом (информацией) для определения или корректирования коэффици­ентов годности, сменности и восстановления, а их анализ служит основанием для принятия решений по планированию работы пред­приятия, организации материально-технического снабжения и т.д. Коэффициент годности (К_Г) показывает, какая часть деталей одного наименования может быть использована повторно без ре­монтного воздействия при ремонте автомобилей (агрегатов):

Кг=Nг/N

где N_Г — число годных деталей; N — общее число деталей одного наименования, прошедших дефектацию.

Коэффициент сменности (К_с) показывает, какая часть деталей одного наименования требует замены при ремонте автомобилей (агрегатов):

Kc=Nн/N

где Nн — число негодных деталей.

Коэффициент восстановления (Кв) характеризует часть деталей одного наименования, которые необходимо восстанавливать:

Кв = Nв/N

где Nв — число деталей, требующих восстановления.

Nr+Nн+Nв=N,

Кг + Кc + Кв= 1,0.

Обработка информации, отраженной в дефектовочных ведомостях, позволит определить маршрутные коэффициенты восстановления деталей, так как

N₁+N₂+N₃+…+N_i+…+N_n=N_в

К_в1+К_в2+К_в3+…+К_вi+…R_вn=K_в,

К₁+К₂+К₃+…+К_i+…+K_n=1,0

K_i=N_i/N_в=N_i/(K_вN)=К_вi/K_в

где N_i — число восстанавливаемых деталей одного наименования по i-му маршруту; К_вi= = N_i/N; K_i — маршрутный коэффициент для i-го технологического процесса восстановления деталей одного наименования; i — номер маршрута восстановления данной детали (i = 1, 2, 3,..., n).

Технические требования на дефектацию деталей изложены в виде карт (табл. 6.1), в которых по каждой детали приводят следующие сведения: общие сведения о детали; перечень возможных ее дефектов; способы выявления дефектов; допустимые без ремонта размеры детали и рекомендуемые способы устранения дефектов. Технические требования на дефектацию деталей разрабатываются заводами-изготовителями автомобилей (агрегатов) или научно-исследовательскими организациями, которые устраняют неопределенность информации об автомобилях зарубежных производителей.

Общие сведения о детали получают из ее рабочего чертежа и они включают в себя: эскиз детали с указанием мест расположения дефектов; основные размеры детали; материал и твердость основных поверхностей.

Возможные дефекты детали выявляют на основе опыта эксплуатации и ремонта автомобилей (агрегатов), а также специальных научно-исследовательских работ.

При рекомендации способов устранения дефектов опираются на богатый опыт, накопленный отечественными и зарубежными ремонтными предприятиями и на рекомендации по рациональному их выбору (см. гл. 19).

Таблица 6.1

Карта технических требований на дефектацию детали

Деталь (сборочная единица): картер сцепления в сборе
	№ детали (сборочной единицы): 14.1601010
Материал: СЧ 21 ГОСТ 1412-85
Твердость: НВ170...217
Пози­ция на эскизе	Возмож­ный дефект	Способ уста­новления де­фекта и сред­ства контроля	Размер, мм	Заключение
по ра­бочему чертежу	допустимый без ремонта
-	Облом или трещины	Осмотр	-	-	Наплавить. Заварить. Браковать при обломах или тре­щинах, захваты­вающих отверс­тия под крышку подшипника или под вал вилки выключения сцепления
	Износ отверстия во втулках под вал вилки вы­ключения сцепления	Калибр-пробка НЕ25Ш3 ГОСТ 2115-84		25,13	Заменить втулки
	Износ от­верстия под крыш­ку под­шипника	Калибр-пробка НЕ 200 А2а ГОСТ 2115-84	200^+0,045	200,073	Наплавить
—	Повреждение резь­бовых отверстий с метричес­кой резьбой	Калибр-пробки резьбовые ГОСТ 18465-73 М8-7Н М10х1,25-7Н М12х1,25-7Н М16х1,5А0	М8-6Н М10х 1,25-6Н М12х 1,25-бН М1бх 1,5 А0	—	Калибровать. Поставить дополни­тельную резьбовую вставку или заварить при срыве или износе резьбы
—	Повреждение резьбовых отверстий с конической резьбой	Осмотр. Калибр-пробки резьбовые НЕ Кг 1/8"; Кг 1/4"	Кг 1/8" Кг 1/4"	—	Калибровать. Углубить резьбу на размер не более 2,0 мм при срыве или износе резьбы

Допустимый размер детали — это размер, при котором деталь, будучи установленной при капитальном ремонте в автомобиль (аг­регат), проработает до следующего капитального ремонта и ее износ не превысит предельного, т. е. остаточный ресурс у детали должен быть не меньше межремонтного t_м(рис. 6.1). Его определяют на осно­ве допускаемого износа И_доп. Тогда допустимый размер будет равен:

для вала d_доп=d_н-И_доп

для отверстия d_доп=d_н+И_доп

где d_н — диаметр нового вала (отверстия), мм; И_доп — величина допустимого износа вала (отверстия), мм.

Для нахождения И_допнеобходимо отложить от точки С на кри­вой (см. рис. 6.1) значение межремонтного ресурса И_м. Точка В со­ответствует допускаемому износу И_доп. Деталь во время ремонта выбраковывают, если ее размер больше (для отверстия) или меньше (для вала) допускаемого.

Для определения величины допустимого износа детали необхо­димо знать ее предельный износ. Износ в точке перехода прямоли­нейного участка изнашивания в криволинейный — зону форсиро­ванного износа — называют предельным И _пр, т. е. таким, при кото­ром дальнейшая эксплуатация детали невозможна или нецелесо­образна из-за недопустимого снижения экономических или техно­логических показателей. Размер детали при износе И_пр считается предельным, по нему определяют предельное состояние детали. Наработка до предельного состояния соответствует сроку службы детали Т_пр.

Предельный размер детали устанавливают на основе экономичес­кого и технического критериев. Экономический критерий определя­ется предельным снижением экономических показателей — поте­рей мощности, снижением производительности, увеличением рас­хода топлива, смазки и т.д., а технический — характеризуется рез­ким ускорением изнашивания, которое может привести к аварии.

Таким образом, величину допустимого износа можно опреде­лить по формуле

И_доп = И_пр - И_м

где И_м — величина износа детали за межремонтный срок службы автомобиля, мм.

Контроль скрытых дефектов. Методы неразрушающего контро­ля используются для выявления дефектов в материалах, изделиях и конструкциях, а также предназначены для измерения геометри­ческих параметров дефектов. Они основаны на взаимодействии различных физических полей или веществ с контролируемым объек­том. Для выявления трещин и других дефектов используются неразрушающие методы (ГОСТ 18353—79) — магнитно-порошко­вый, электромагнитный, ультразвуковой, звуковой и течеискания.

Методы каждого вида неразрушающего контроля классифициру­ются по характеру взаимодействия физических полей и веществ с контролируемым объектом и по способам получения информации.

К средствам дефектоскопического контроля относятся дефек­тоскопы и дефектоскопические материалы, вспомогательные при­боры, приспособления, контрольные образцы и т.д.

Визуально-оптические методы предназначены для обнаружения и измерения поверхностных дефектов. Выявлению подлежат тре­щины, разрывы, деформации, раковины, коррозионные и эрози­онные поражения. Методы являются субъективными из-за невы­сокой достоверности и чувствительности; их применяют для обна­ружения сравнительно крупных поверхностных дефектов. Чувствительность визуального метода обеспечивает обнаружение трещин с раскрытием более 0,1 мм (ГОСТ 23479—79), а визуально-опти­ческого при увеличении прибора в 20...30 раз — не менее 0,02 мм. Визуально-оптический контроль отличается высокой производи­тельностью, сравнительной простотой приборного обеспечения, достаточно высокой разрешающей способностью.

 

Рис. 6.1. Зависимость износа деталей от времени их работы: t₁— период приработки деталей (повышенная интенсивность из­нашивания); t₂ — период нормального изнашивания; t₃ — период форсированного изнашивания

 

Таблица 6.2