УДК 620.179.111
ОСОБЕННОСТИ АТТЕСТАЦИИ КОНТРОЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ КАПИЛЛЯРНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
ЮЛ. Глазков
Дана характеристика контрольных образцов и описана специфика их применения при проверке работоспособности дефектоскопических материалов и оценке чувствительности процесса капиллярного контроля. Рассмотрены особенности аттестации контрольных образцов, предназначенных для этих целей.
При капиллярном контроле применяют различные контрольные образцы с дефектами. Разновидности образцов, используемых в разных странах, примерно одинаковы [1—8]. В качестве образцов служат забракованные детали с естественными трещинами либо блоки, цилиндры, пластины, диски и другие специализированные изделия с преднамеренно образованными трещинами. Наиболее широко применяют образцы в виде пластин с хрупким металлическим гальваническим или химическим покрытием либо с поверхностью, упрочненной химико-термической обработкой — азотированием,цементированием,цианированием,алитиро-ванием, термодиффузионным хромированием. Тещины получают деформацией образцов путем изгиба или растяжения, либо вдавливанием пуансона с цилиндрической или сферической формой контактной поверхности. Раскрытие получившихся трещин измеряют на металлографическом микроскопе. Их глубину обычно определяют выборочно. За глубину трещин, как правило, принимают толщину покрытия или слоя металла, упрочненного химико-термической обработкой. Размеры дефектов вносят в паспорт (свидетельство) на образец.
Среди разнообразных задач, решаемых с применением образцов, пожалуй, наиболее важными являются определение работоспособности дефектоскопических материалов и оценка чувствительности процесса капиллярного контроля [3]. Работоспособность материалов проверяют в начале каждой смены и при их замене, то есть при поступлении на участок контроля новой порции или новой партии материалов. Оценку работоспособности материалов проводят с учетом заданного уровня чувствительности процесса контроля. Как известно [2], чувствительность — это один из основных показателей технической эффективности капиллярного контроля, характеризующий его способность обнаруживать дефекты, обычно трещины, минимальных размеров. "Минимальное раскрытие несплошности типа единичной трещины определенной длины, выявляемой с заданной вероятностью по заданным геометрическому или оптическому параметрам индикаторного рисунка" называют порогом чувствительности [2, 9]. При выполнении экспериментов по оценке порога чувствительности капиллярного контроля вероятность выявления дефектов обычно принимают равной 0,9 при доверительной вероятности 0,95 [10, 11].
Из этого определения следует, что оценка порога чувствительности должна выполняться статическим экспериментом с использованием набора деталей или образцов с дефектами, обычно трещинами, различных известных размеров, включая предельно малые. Эти детали и образцы должны подвергаться многократному контролю с фиксированием выявленных трещин. При оценке чувствительности должен определяться порог выявляющей способности, ее предел, который можно представить формулой
С = Итс„, Р,
п—>а
где С — порог чувствительности контроля, минимальное значение размера выявляемых трещин (рис. 1); с,, с2,..., сп,..., ст — монотонно убывающая ограниченная последовательность размера трещин на образцах; п = 1, 2, ..., а,... т — условные номера всех трещин на используемых образцах; а — номер трещины, точка последовательности, соответствующая минимальному значению размера трещин, выявляемого с заданной вероятностью; т — предельная точка последовательности, соответствующая количеству трещин на образцах; Р — значение доверительной вероятности Р = 0,95.
с . < С < с ,
min max*
где с . , с — соответственно минимальное и максимальное значение
" min' max
размера трещин на образцах.
Как уже указано выше, наиболее часто в качестве определяющего размера трещин при оценке порога чувствительности, согласно [2, 9], принимают их минимальное раскрытие, то есть ширину на поверхности образцов.
сти капиллярного контроля. При доверительной вероятности 0,95 для приведенных данных порог чувствительности контроля равен 1,18 мкм. Размах порога чувствительности равен 1,00—1,45 мкм.
В отличие от оценки чувствительности проверку работоспособности материалов проводят однократно с применением одного-двух образцов с трещинами. При этом на каждом образце могут быть одна или несколько трещин с раскрытием, близким к порогу чувствительности контроля. Образец контролируют капиллярным методом с использованием испытываемых дефектоскопических материалов по принятой технологии. Работоспособность материалов оценивают по альтернативному признаку — выявлены или нет трещины на образце. Если они выявлены, то оптический и геометрический параметры образовавшегося индикаторного рисунка, указанные в [2] и в ГОСТ 24522 [9], обычно не определяют, а оценивают его качество визуально. При этом обращают внимание на полноту выявления трещин, на контраст рисунка (различие яркости и цвета его линий и фона), на его резкость, то есть на степень отчетливости контуров. Индикаторный рисунок сопоставляют с дефектограммой.
В качестве дефектограммы используют фотографию индикаторного рисунка трещин, выявленных ранее на этом образце при использовании заведомо кондиционных материалов, либо пленку белой проявляющей краски с зафиксированным индикаторным рисунком.
Следует еще раз подчеркнуть, что при этом чувствительность процесса капиллярного контроля, как правило,не определяется. Вполне возможно, что с помощью испытываемых материалов по принятой технологии контроля могут выявляться трещины меньших размеров, чем те, которые имеются на образцах. При положительных результатах данная проверка только подтверждает, что применяемые составы "работают", то есть позволяют выявлять небольшие трещины заданного размера. Лишь в некоторых частных случаях размер трещины на образце может совпадать с порогом чувствительности контроля.
Поскольку трещины на образцах быстро загрязняются, на каждом рабочем месте капиллярного контроля содержат не менее двух образцов. Обычно используют один образец, рабочий. Второй образец, поверочный, арбитражный, хранят в таре в неокислительной, неагрессивной среде и применяют в случае, если на первом трещины не выявляются или выявляются не полностью, не четко, слабо. Если и на втором образце трещины выявляются плохо, дефектоскопические материалы бракуют. Если же на нем трещины выявляются полностью, рабочий образец подвергают интенсивной очистке или же заменяют. На арбитражном образце трещины, естественно, с течением времени также могут загрязняться. Это может приводить к ошибочным выводам о качестве дефектоскопических материалов. Поэтому арбитражный образец через 1—2 года (в зависимости от интенсивности использования) переводят в рабочие, а в качестве арбитражного используют новый образец.
К числу методов капиллярного контроля, широко распространенных на металлообрабатывающих и машиностроительных заводах, можно отнести люминесцентный метод ЛЮМ1 и цветной метод ЦМ-15 ("К"—"М") [2, 4, 12]. Эти методы позволяют обнаруживать трещины раскрытием 0,001—0,002 мм, глубиной 0,01—0,03 мм, протяженностью 0,1—0,3 мм и более крупные [12]. Работоспособность дефектоскопических материалов, применяемых при контроле этими методами, обычно проверяют с помощью плоских образцов различных типов. Для этой цели используют образцы из аустенитной хромоникелевой стали со звездообразными трещинами в хромовом покрытии, образцы из коррозионной стали 40X13 мартенситного класса с одиночными трещинами, латунные образцы с прямыми трещинами в слое никельхромового покрытия и др. Находят широкое применение также азотированные образцы из стали 11Х11Н2В2МФ (ЭИ 962) в виде пластин размером 130x25x3,5 мм с поперечными трещинами, рассекающими поверхность образцов от торца к торцу (рис. 2, 3) [4]. На длинных торцевых поверхностях образцов иногда делают небольшие клиновидные надрезы, которые в момент деформации образцов действуют как концентраторы напряжений и локализуют места образования трещин. Расположение трещин на этих образцах помечено электрокарандашом. Их длина с нормированным раскрытием, ограниченная на поверхности образцов штрихами, равна 14—16 мм.
На примере образцов последнего типа оценим, действительно ли они пригодны для определения работоспособности дефектоскопических материалов и оценки чувствительности процесса капиллярного контроля. Для этого выборочно определим размеры трещин на образцах и сопоставим их с порогом чувствительности контроля люминесцентным и цветным методами и с паспортными данными на образцы.
При оценке качества указанных образцов глубину трещин на них не измеряли, а использовали паспортные данные. В паспортах на все образцы указана глубина трещин, равная 0,3 мм, соответствующая толщине азотированного слоя. Ее выборочно проверили на двух образцах. Из одного из них поперек трещины изготовили микрошлиф1. На втором образце глубину определили по излому трещины. С помощью микрошлифа
Рис. 2. Трещины на образце НК 107-01 (показаны стрелкой) при увеличении 2,6 крат.
и излома образца подтверждено, что глубина трещин равна 0,3 мм. Раскрытие трещин, то есть их ширину на поверхности образцов, определяли
Рис. 3. Участок трещины № 2 на образце НК 117-01 при увеличении 1000 крат.
на металлографическом микроскопе Ро1ууаг МЕТ при увеличении 2000 крат. Перед измерениями проверили цену деления окулярной шкалы микроскопа с помощью дифракционной решетки. Она составила 0,49 мкм,
'Микрошлиф исследовал Калинин Н.П.
а погрешность считывания показаний — не более 0,245 мкм. Ширину каждой трещины измеряли в пяти точках: на продольной оси образца и в двух точках по обе стороны от оси на расстоянии от нее примерно 3 и 6 мм. По результатам измерений рассчитывали среднее арифметическое значение раскрытия трещин. Окончательные результаты измерений округляли до двух знаков после запятой. Результаты измерений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Сопоставление паспортных и фактических данных о количестве трещин на контрольных образцах и их раскрытии
Согласно паспорту Фактически
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.